Un plateau oceanico è stato osservato per la prima volta nel mantello inferiore della Terra, 800 chilometri di profondità sotto la Siberia orientale, spingendo indietro il luogo di nascita delle Hawaii a 100 milioni di anni, dice un geofisico della Michigan State University.

La scoperta è avvenuta quando Songqiao "Shawn" Wei, un Doted Assistant Professor di Scienze Geologiche nel Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente della MSU, notato qualcosa di insolito nei suoi dati utilizzando tecniche innovative. La ricerca di Wei sarà pubblicata il 20 novembre sulla rivista Scienza .

Il mantello terrestre è per lo più solido, ma in corrispondenza di una dorsale oceanica si scioglie creando nuova crosta oceanica tra due placche tettoniche come la placca del Pacifico. Tipicamente, questa nuova crosta dell'Oceano Pacifico ha uno spessore uniforme di quattro miglia, ha detto Wei.

Mentre i piatti continuano a muoversi, un caldo pennacchio di rocce solide si alza lentamente nel mantello sciogliendo la placca tettonica per creare vulcani come le Isole Hawaii. Il pennacchio del mantello ha una forma a fungo con una testa larga che è larga migliaia di miglia e una coda sottile che è larga solo poche centinaia di miglia.

Wei ha detto che una volta che questa testa di fungo raggiunge la superficie terrestre nell'oceano, si allunga e si appiattisce, mentre fonde la placca tettonica dominante per formare un altopiano oceanico a forma di frittella di 20 miglia di spessore. Questo processo continua man mano che una parte maggiore del mantello raggiunge la superficie e la piastra sovrastante continua a muoversi. Col tempo, ciò che rimane è un percorso punteggiato di isole.

"Normalmente, vedresti un altopiano oceanico a forma di frittella creato dalla testa del fungo seguito da una catena punteggiata di isole create dalla coda del fungo, " disse Wei. "Le isole Hawaii sono la fine della coda, ma dov'è la testa del pancake delle Hawaii?"

Ci sono ancora dibattiti sul fatto che ogni pennacchio del mantello crei un "pancake" durante la sua prima storia, e la destinazione finale di questi altopiani oceanici a forma di frittella. Cercando di trovare l'antica crosta oceanica, compresi i vecchi altipiani oceanici, è difficile perché la crosta potrebbe essere subdotta o scivolata all'interno o al di sotto di una fossa oceanica ed è scomparsa dalla superficie terrestre.

Sebbene gli scienziati generalmente credano che la crosta oceanica sia preservata nel mantello terrestre dopo la subduzione, di solito è troppo sottile per essere osservato utilizzando la tecnologia convenzionale, come la tomografia sismica. Fino ad ora, questo è ciò che Wei pensava fosse successo al "pancake" delle Hawaii fino a quando non ha rilevato un segnale sorprendente nei dati.

"Ho individuato un pezzo insolitamente spesso di crosta oceanica a circa 500 miglia sotto la superficie terrestre, " disse. "Lo spessore di questo pezzo di crosta lo rendeva distinguibile, ma era ancora troppo sottile e troppo profondo per essere trovato facilmente."

Wei e il suo team hanno compilato il più grande set di dati di un tipo specifico di sismogrammi e condotto analisi di big data e simulazioni numeriche sul cluster di calcolo ad alte prestazioni gestito dall'MSU Institute for Cyber-Enabled Research. I suoi collaboratori includono:Peter M. Shearer dello Scripps Institute of Oceanography; Carolina Lithgow-Bertelloni e Lars Stixrude dell'Università della California, Los Angeles; e Dongdong Tian della MSU.

Il team ha anche combinato i punti di forza della tomografia sismica, sismica a riflessione e fisica dei minerali. La tomografia sismica da lavori precedentemente pubblicati crea un'immagine 3D che ha rivelato un'immagine vaga dell'antica placca del Pacifico nel mantello. I risultati della riflessione sismica, l'osservazione centrale di questo lavoro, hanno aiutato i ricercatori a trovare la crosta spessa a grandi profondità. La fisica dei minerali è stata utilizzata dal team per dimostrare che il segnale rilevato indica un pezzo di altopiano oceanico.

La modellazione della ricostruzione delle placche ha aiutato i ricercatori a collegare l'altopiano oceanico appena scoperto al "pancake" hawaiano creato durante la formazione dell'hotspot delle Hawaii circa 100 milioni di anni fa.

Un'ipotesi è che il "pancake" delle Hawaii si sia rotto in due pezzi.

Un pezzo faceva parte della placca Izanagi che si è subdotta nella fossa delle Aleutine ed è scomparsa circa 70-80 milioni di anni fa. L'altro pezzo faceva parte della placca del Pacifico e dopo essere entrato nella fossa della Kamchatka 20-30 milioni di anni fa, la pesante crosta oceanica è sprofondata in profondità nel mantello terrestre in seguito fino a quando Wei e il suo team non l'hanno individuata.

Questa scoperta non solo fornisce indizi sulla storia antica delle Hawaii, ma fa anche luce sull'evoluzione di altri hotspot, sottomarini e placche oceaniche. I ricercatori intendono utilizzare questa nuova tecnica che combina la tomografia sismica, riflessione sismica e fisica dei minerali per trovare altri "pancake mancanti" e continuare a cercare prove di pezzi più antichi della crosta oceanica terrestre nelle profondità della Terra.