Grazie al cielo per la crosta terrestre:è, Dopotutto, quel solido, strato più esterno del nostro pianeta che supporta tutto ciò che è al di sopra di esso.

Ma molto di ciò che accade al di sotto di quello strato rimane un mistero, compreso il destino di sezioni di crosta che svaniscono di nuovo nella Terra. Ora, un team di geochimici con sede presso il National High Magnetic Field Laboratory della Florida State University ha scoperto indizi chiave su dove si nascondono quelle rocce.

I ricercatori hanno fornito nuove prove che, mentre la maggior parte della crosta terrestre è relativamente nuova, una piccola percentuale è in realtà costituita da pezzi antichi che erano sprofondati molto tempo fa nel mantello e poi riemersi. Hanno anche trovato, in base alla quantità di quella crosta "riciclata", che il pianeta ha costantemente sfornato crosta sin dalla sua formazione 4,5 miliardi di anni fa, un'immagine che contraddice le teorie prevalenti.

La loro ricerca è pubblicata sulla rivista Progressi scientifici .

"Come i salmoni che tornano ai luoghi di riproduzione, qualche crosta oceanica ritorna al suo terreno fertile, le creste vulcaniche dove nasce fresca crosta, " ha detto il co-autore Munir Humayun, un geochimico MagLab e professore presso il Dipartimento della Terra dello Stato della Florida, Scienze oceaniche e atmosferiche (EOAS). "Abbiamo utilizzato una nuova tecnica per dimostrare che questo processo è essenzialmente un ciclo chiuso, e quella crosta riciclata è distribuita in modo non uniforme lungo le creste."

Oltre a Humayun, il team di ricerca includeva il ricercatore postdottorato MagLab Shuying Yang, autore principale della carta, e il direttore del gruppo di geochimica MagLab e presidente EOAS Vincent Salters.

La crosta oceanica terrestre si forma quando la roccia del mantello si scioglie vicino alle fessure tra le placche tettoniche lungo le creste vulcaniche sottomarine, basalto cedevole. Man mano che si fa una nuova crosta, spinge la crosta più antica dalla cresta verso i continenti, come un nastro trasportatore super lento. Infine, raggiunge aree chiamate zone di subduzione, dove viene forzato sotto un'altra piastra e risucchiato nella Terra.

Gli scienziati hanno a lungo teorizzato cosa succede alla crosta subdotta dopo essere stata riassorbita nel caldo, ambiente ad alta pressione del mantello del pianeta. Potrebbe sprofondare più profondamente nel mantello e stabilirsi lì, o risalire in superficie in pennacchi, o vorticare attraverso il mantello, come fili di cioccolato attraverso una torta di marmo gialla. Un po' di quel "cioccolato" potrebbe eventualmente salire, ri-fondono sulle dorsali oceaniche, e formare nuova roccia per l'ennesimo giro di servizio lungo milioni di anni sul fondo del mare.

Questa nuova prova supporta la teoria della "torta di marmo".

Gli scienziati avevano già visto indizi a sostegno della teoria. Alcuni basalti raccolti dalle dorsali medio-oceaniche, detti basalti arricchiti, avere una percentuale maggiore di alcuni elementi che tendono a filtrare dal mantello nel fuso da cui si forma il basalto; altri, chiamati basalti impoveriti, aveva livelli molto più bassi.

Per fare più luce sul mistero della crosta che scompare, il team ha analizzato chimicamente 500 campioni di basalto raccolti da 30 regioni di dorsali oceaniche. Alcuni si sono arricchiti, alcuni erano esauriti e alcuni erano nel mezzo.

All'inizio, il team ha scoperto che le proporzioni relative di germanio e silicio erano inferiori nei fusi di crosta riciclata rispetto al basalto "vergine" che emerge dalla roccia del mantello fuso. Così hanno sviluppato una nuova tecnica che utilizzava quel rapporto per identificare un'impronta chimica distinta per la crosta subdotta.

Hanno ideato un metodo preciso per misurare quel rapporto usando uno spettrometro di massa al MagLab. Quindi hanno analizzato i numeri per vedere come questi rapporti differivano tra le 30 regioni campionate, aspettandosi di vedere variazioni che avrebbero fatto luce sulle loro origini.

In un primo momento l'analisi non ha rivelato nulla di rilevante. Ha riguardato, Yang, un dottorando in quel momento, consultato con il suo consigliere. Humayun ha suggerito di guardare al problema da un'angolazione più ampia:piuttosto che confrontare i basalti di diverse regioni, potevano confrontare basalti arricchiti e impoveriti.

Dopo aver rapidamente rielaborato i dati, Yang era entusiasta di vedere chiare differenze tra quei gruppi di basalti.

"Ero molto felice, " ha ricordato Yang, autore principale della carta. "Ho pensato, 'Potrei laurearmi!'"

Il team aveva rilevato rapporti germanio-silicio più bassi nei basalti arricchiti, l'impronta chimica per la crosta riciclata, in tutte le regioni campionate, indicando la sua diffusione simile a una torta di marmo in tutto il mantello. Essenzialmente, hanno risolto il mistero della crosta che scompare.

È stata una lezione nel perdere la foresta per gli alberi, ha detto Humayun.

"A volte guardi troppo da vicino, con il naso nei dati, e non puoi vedere gli schemi, " disse. "Poi fai un passo indietro e vai, 'Wow!'"

Scavando più a fondo nei modelli che hanno trovato, gli scienziati hanno portato alla luce altri segreti. Sulla base delle quantità di basalti arricchiti rilevati sulle dorsali oceaniche globali, il team è stato in grado di calcolare che circa il 5-6% del mantello terrestre è costituito da crosta riciclata, una figura che getta nuova luce sulla storia del pianeta come fabbrica di crosta. Gli scienziati sapevano che la Terra produce crosta al ritmo di pochi centimetri all'anno. Ma lo ha fatto in modo coerente per tutta la sua storia?

La loro analisi, Humayun ha detto, indica che, "I tassi di formazione della crosta non possono essere stati radicalmente diversi da quelli che sono oggi, che non è quello che nessuno si aspettava."