Una nuova comprensione dei terremoti più profondi del nostro pianeta potrebbe aiutare a svelare uno dei processi geofisici più misteriosi sulla Terra.

I terremoti profondi, quelli ad almeno 300 chilometri sotto la superficie, in genere non causano danni, ma sono spesso ampiamente sentiti. Questi terremoti possono fornire indizi vitali per comprendere la tettonica delle placche e la struttura dell'interno della Terra. A causa delle temperature e delle pressioni estremamente elevate in cui si verificano terremoti profondi, probabilmente derivano da diversi processi fisici e chimici rispetto ai terremoti vicino alla superficie. Ma è difficile raccogliere informazioni sui terremoti profondi, quindi gli scienziati non hanno una solida spiegazione per ciò che li causa.

"Non possiamo vedere direttamente cosa sta succedendo dove si verificano terremoti profondi, "ha detto Magali Billen, professore di geofisica presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie della UC Davis.

Cosa sta causando terremoti profondi?

Billen costruisce simulazioni numeriche di zone di subduzione, dove un piatto affonda sotto l'altro, per comprendere meglio le forze che controllano la tettonica delle placche. Il suo lavoro recente aiuta a spiegare la distribuzione dei terremoti profondi, mostrando che colpiscono più spesso in regioni di "alta tensione" dove una placca tettonica che affonda si piega e si piega.

"Questi modelli forniscono prove convincenti che la velocità di deformazione è un fattore importante nel controllo del luogo in cui si verificano i terremoti profondi, " lei disse.

La nuova comprensione che la deformazione è un fattore importante nei terremoti profondi dovrebbe aiutare gli scienziati a capire quali meccanismi innescano i terremoti profondi e può fornire nuovi vincoli alla struttura e alla dinamica delle zone di subduzione, Billen ha detto.

"Una volta che avremo compreso meglio la fisica dei terremoti profondi, saremo in grado di estrarre ancora più informazioni sulla dinamica della subduzione, il motore chiave della tettonica a zolle, " lei disse.

Le sue scoperte sono state pubblicate il 27 maggio sulla rivista Progressi scientifici .

Nuovo modo di studiare i terremoti profondi

I terremoti profondi si verificano nelle zone di subduzione, dove una delle placche tettoniche che galleggiano sulla superficie della Terra si tuffa sotto un'altra e viene "subdotta" nel mantello. Dentro le lastre di crosta che affondano, i terremoti si raggruppano ad alcune profondità e sono rari in altre. Per esempio, molte lastre mostrano grandi lacune nell'attività sismica al di sotto dei 410 chilometri di profondità.

Le lacune nella sismicità si allineano con le regioni della soletta che si deformano più lentamente nei modelli numerici, Billen ha detto.

"La deformazione non è la stessa ovunque nel piatto, " Billen ha detto. "Questo è davvero ciò che c'è di nuovo qui."

La ricerca di Billen non era originariamente destinata a indagare sui terremoti profondi. Piuttosto, stava cercando di capire il lento movimento avanti e indietro delle profonde fosse oceaniche, dove le placche si piegano verso il basso nelle zone di subduzione.

"Ho deciso per curiosità di tracciare la deformazione nel piatto, e quando ho guardato la trama, la prima cosa che mi è venuta in mente è stata 'wow, questa sembra la distribuzione dei terremoti profondi, '", ha detto. "È stata una sorpresa totale".

Imitando la Terra profonda

Il modello di Billen incorpora i dati più recenti su fenomeni come la densità dei minerali, diversi strati nel piatto affondante, e osservazioni sperimentali su come si comportano le rocce a temperature e pressioni elevate.

"Questo è il primo modello che riunisce realmente le equazioni fisiche che descrivono l'affondamento delle placche e le proprietà fisiche chiave delle rocce, " ha detto Bill.

I risultati non possono distinguere tra le possibili cause di terremoti profondi. Però, forniscono nuovi modi per esplorare ciò che li causa, Billen ha detto.

"Tenere conto del vincolo aggiuntivo della velocità di deformazione dovrebbe aiutare a risolvere quali meccanismi sono attivi nella litosfera in subduzione, con la possibilità che possano essere richiesti più meccanismi, " lei disse.

Il progetto è stato sostenuto da una borsa di studio della Fondazione Alexander von Humboldt e da un premio della National Science Foundation. L'infrastruttura di calcolo per la geodinamica supporta il software CitcomS utilizzato per le simulazioni numeriche.