Quando una placca tettonica si tuffa sotto un'altra in una zona di subduzione, ricicla enormi quantità di acqua e altre sostanze chimiche nel mantello terrestre. La piastra che affonda trasporta l'acqua di mare intrappolata nei sedimenti e nella crosta o legata chimicamente in minerali come il serpentino. Il successivo rilascio di quest'acqua nel mantello contribuisce a processi geologici chiave, come i terremoti e la formazione di magma vulcanico.

Per volume, la porzione più grande di una placca subduttiva è il suo strato inferiore, che comprende il materiale del mantello superiore. Le stime della quantità di acqua nelle lastre discendenti del mantello superiore variano ampiamente:alcuni suggeriscono che in tutto il mondo, le zone di subduzione hanno inghiottito più di due oceani di acqua negli ultimi 540 milioni di anni. Però, nuova ricerca di Miller et al. suggerisce che il trasporto dell'acqua nella zona di subduzione della fossa dell'America centrale è un ordine di grandezza inferiore a quanto stimato in precedenza.

Quando una placca si avvicina a una zona di subduzione, si piega verso il basso, causando la formazione di difetti. I modelli e le osservazioni precedenti hanno suggerito che questa flessione e faglia consente all'acqua di mare di infiltrarsi nel mantello superiore, dove riempie le crepe nelle zone di faglia, reagisce con l'olivina per produrre serpentina, e viene poi portato più in profondità nella zona di subduzione.

Stime precedenti di quanta acqua raggiunge il mantello superiore lungo le faglie flettenti si sono basate sulle misurazioni della velocità delle onde sismiche mentre passano attraverso una placca in subduzione. Però, tali misurazioni e stime non hanno potuto discernere se lo strato superiore del mantello è uniformemente idratato o se l'acqua è confinata nelle zone di faglia flettenti.

Per far fronte a tale limitazione, il nuovo studio ha tenuto conto dell'anisotropia sismica che caratterizza come la velocità delle onde sismiche dipende dalla direzione in cui viaggiano attraverso un materiale. I ricercatori hanno utilizzato i dati raccolti dai sismometri del fondo marino per misurare l'anisotropia sismica lungo la Fossa del Medio America vicino al Nicaragua, che ha permesso un quadro molto più dettagliato dell'idratazione del mantello superiore.

I dati hanno rivelato che nella regione studiata, l'accumulo di acqua nel mantello superiore è limitato alle zone di faglia serpentinizzate che si assottigliano rapidamente con la profondità, suggerendo che la dinamica delle faglie e la cinetica della reazione di serpentinizzazione impediscono all'acqua di mare di idratare il mantello tra le faglie di flessione. Le nuove stime del trasporto su acqua che incorporano questa scoperta sono di un ordine di grandezza inferiori rispetto alle stime precedenti per la Fossa del Medio America. Poiché gli stessi processi si verificano in altre zone di subduzione, i ricercatori riferiscono che nel mondo può essere trasportata molta meno acqua di quanto stimato in precedenza.

Questa storia è ripubblicata per gentile concessione di Eos, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.