Gli scienziati dell'Università di Liverpool fanno parte di un ambizioso progetto di ricerca per mappare le condizioni sotto la superficie della Terra con dettagli senza precedenti.

Combinando la tecnologia all'avanguardia con l'ultimo calcolo ad alte prestazioni, l'Università fa parte di un team di nove università, guidato dall'Università di Cardiff, che mira a creare le primissime mappe 4-D del mantello terrestre, un enorme strato di roccia che si muove lentamente che si trova sotto la nostra superficie.

Questa circolazione del rock ha letteralmente plasmato il mondo in cui viviamo oggi, dalle nostre isole e continenti alle nostre catene montuose e alle creste dei fondali oceanici, e quindi contiene il progetto di come si è evoluto il nostro pianeta.

Il team mira a creare mappe computerizzate del flusso del mantello terrestre negli ultimi 1 miliardo di anni, che rappresenta la temperatura, densità, e la velocità del mantello in quel periodo di tempo, fornendo un modello 4-D completo.

Professore di Paleomagnetismo, Andy Biggin, che dirige il Laboratorio di Geomagnetismo dell'Università e il gruppo di ricerca Determinazione dell'evoluzione della Terra dal Paleomagnetismo (DEEP), sta guidando il coinvolgimento del Liverpool nel progetto. Ha detto:"È estremamente eccitante contribuire a questo progetto ambizioso e altamente multidisciplinare che mira a produrre i modelli dinamici di circolazione più realistici al mondo all'interno del mantello terrestre.

"Qualsiasi modello autoconsistente di movimento nello spesso strato roccioso della Terra sarebbe incompleto se non tenesse anche conto in modo plausibile dei cambiamenti osservati nel campo magnetico del pianeta generati nel nucleo sottostante. Il ruolo del team DEEP di Liverpool sarà quello di generare stati- registrazioni e modelli paleomagnetici all'avanguardia per fornire questo vincolo critico".

Ricercatore principale del progetto, Professor Huw Davies dell'Università di Cardiff, ha detto:"Proprio come la scoperta del DNA ha aperto la nostra comprensione della biologia, mappare il flusso del mantello aprirà la nostra comprensione di come la Terra è stata modellata nel corso della sua storia".

La teoria della tettonica a zolle, la divisione del guscio esterno della Terra in diverse placche plananti, ha rivoluzionato le scienze e ci ha permesso di comprendere veramente il movimento della superficie terrestre.

Ancora, la teoria della tettonica a zolle non ci parla dei processi più profondi nella Terra che guidano i movimenti delle placche, né spiega alcuni degli eventi più drammatici nella storia della Terra, come la rottura dei piatti, l'effusione di enormi volumi di lava e gli eventi di estinzione di massa.

Il mantello terrestre funziona come un gigantesco sistema idraulico in cui il calore viene trasferito dal nucleo caldo alla superficie e poi di nuovo indietro, in un grande ciclo. Questo trasferimento di calore tramite flusso ascendente e discendente, noto come upwelling e downwelling, è facilitato dalle rocce nel mantello che si muovono a velocità estremamente basse, all'incirca la stessa velocità con cui cresce un'unghia.

Il processo di risalita, il movimento di calore dal nucleo, rimane un mistero per gli scienziati, in particolare come si correla con il movimento delle placche tettoniche, e sarà l'obiettivo principale di questo progetto di ricerca.

L'upwelling è anche di grande interesse per gli scienziati in quanto vi sono regioni o "punti caldi" sulla superficie della Terra dove storicamente ha provocato l'effusione di enormi quantità di lava, ceneri e gas nell'atmosfera che hanno avuto impatti devastanti sulla vita sulla Terra.

Queste aree, note come Grandi Province Ignee (LIP), sono ora visti come depositi di rocce ignee che possono coprire migliaia di chilometri quadrati e hanno uno spessore di centinaia di metri.

Per esempio, le trappole del Deccan, un LIP che copriva gran parte dell'India, era in parte responsabile, insieme a un grave impatto di meteoriti in Messico, per la scomparsa dei dinosauri, mentre un altro LIP, le trappole siberiane, è stato responsabile del più grande evento di estinzione mai registrato dalla vita sulla Terra.

Nell'ambito dello studio, il team avrà per la prima volta accesso a una registrazione del movimento delle placche dell'ultimo miliardo di anni della storia della Terra. Questi dati saranno combinati con l'imaging sismico dei terremoti che si sono verificati in passato e che si stanno verificando attualmente, che fornirà informazioni sulla velocità con cui le onde sismiche si muovono attraverso il mantello e quindi agirà in modo molto simile a una scansione medica e fornirà un'"immagine" dell'interno.

Il professor Davies ha aggiunto:"Combinando tutte queste informazioni, avremo una comprensione molto più chiara di come funziona il nostro pianeta. Le visualizzazioni 4-D che il progetto produrrà saranno di grande interesse per un'ampia varietà di aree di ricerca e industrie, dall'esplorazione delle risorse minerarie alla comprensione di come gli eventi su larga scala del passato hanno modellato il nostro clima e quindi sono alla base di previsioni più solide sui futuri cambiamenti climatici".

Questo progetto continua una stretta collaborazione tra Liverpool e l'Università di Leeds che lavora per spiegare le variazioni passate nel comportamento a lungo termine del campo magnetico terrestre che è stato supportato da The Leverhulme Trust e NERC.

Il professor Biggin gestirà uno dei tre pacchetti di lavoro del progetto—Evolution of mantle flow—che combina topografia dinamica, geochimica, petrologia e geomagnetismo per fornire vincoli dipendenti dal tempo sui modelli generati.