Non possiamo scavare fino al mantello profondo, eppure oggi gli scienziati riescono a costruire una sorta di TAC dell’interno della Terra. Analizzando il modo in cui le onde prodotte dai terremoti attraversano il pianeta, i geofisici possono individuare regioni nelle quali il materiale presenta proprietà differenti da quelle circostanti. Negli ultimi anni queste tecniche hanno rivelato anomalie profonde in luoghi dove i modelli geologici tradizionali non prevedevano di trovarle. Alcune ricostruzioni hanno evidenziato diverse strutture misteriose, distribuite nel mantello terrestre e difficili da spiegare attraverso la sola tettonica a placche conosciuta.
Come vedere qualcosa che nessuno potrà fotografare
Quando avviene un terremoto, le onde sismiche attraversano rocce con temperature, densità e composizioni differenti. La loro velocità cambia durante il viaggio e migliaia di sismometri sparsi sulla superficie registrano i tempi di arrivo. Attraverso la tomografia sismica, gli scienziati utilizzano questi dati per ricostruire un modello tridimensionale dell’interno terrestre. È un principio simile alla tomografia medica, anche se enormemente più complesso: invece dei raggi X vengono utilizzate le vibrazioni dei terremoti. Le zone in cui le onde viaggiano più rapidamente o lentamente possono indicare differenze di temperatura, composizione mineralogica oppure entrambe.
Le anomalie veloci hanno normalmente una spiegazione
Molte strutture caratterizzate da velocità sismiche elevate vengono interpretate come resti di placche tettoniche sprofondate nel mantello. Nelle zone di subduzione, infatti, una placca oceanica può scivolare sotto un’altra e continuare lentamente a scendere per centinaia o persino migliaia di chilometri. Essendo generalmente più fredda del mantello circostante, la roccia della placca permette alle onde sismiche di propagarsi più velocemente. Ricostruendo questi frammenti, i geologi possono persino ottenere informazioni sulla disposizione dei continenti e degli oceani di milioni di anni fa. Ma alcune anomalie recentemente individuate non si trovano dove dovrebbero esserci antiche placche subdotte.
Strutture dove non dovrebbe esserci nessuna placca
È questo il vero mistero. Modelli sismici di nuova generazione hanno identificato zone ad alta velocità sotto regioni oceaniche e continentali che, sulla base delle attuali ricostruzioni della tettonica, non hanno una storia evidente di subduzione. Una delle anomalie più sorprendenti è stata individuata sotto il Pacifico occidentale, lontano dai confini nei quali ci si aspetterebbe di trovare materiale proveniente da una placca sprofondata. Altre strutture profonde sono state riconosciute in differenti aree del pianeta. Non significa necessariamente che siano stati scoperti sei “oggetti” separati: ciò che vediamo sono anomalie nei dati, la cui natura fisica deve ancora essere interpretata.
Potrebbero essere resti antichissimi della Terra
Una possibilità è che alcune di queste regioni rappresentino materiale estremamente antico, sopravvissuto alla continua riorganizzazione del mantello. Potrebbero essere frammenti ricchi di silice o di altri minerali, oppure residui formatisi nelle prime fasi della storia terrestre. Un’altra ipotesi suggerisce che possano derivare da accumuli di materiale oceanico trasportato nel mantello in epoche così remote che le ricostruzioni delle placche non riescono più a seguirne il percorso. La Terra ha circa 4,5 miliardi di anni, mentre ricostruire con precisione la posizione delle placche diventa progressivamente più difficile andando molto indietro nel tempo.
Il mantello non è un gigantesco oceano di magma
Queste scoperte aiutano anche a correggere un’immagine molto diffusa. Il mantello terrestre è prevalentemente solido, non una distesa di magma liquido. Le sue rocce possono tuttavia deformarsi e scorrere lentissimamente su scale di milioni di anni a causa delle enormi temperature e pressioni. Questo movimento alimenta la convezione del mantello e partecipa alla dinamica delle placche in superficie. All’interno di questo sistema possono sopravvivere regioni con caratteristiche chimiche differenti, una sorta di archivio geologico nascosto. Capire le nuove anomalie potrebbe quindi aiutarci a comprendere quanto efficacemente il mantello si mescoli e quanto materiale antico riesca invece a conservarsi.
Le immagini sono indirette e lasciano spazio a più interpretazioni
Bisogna però evitare di trasformare queste anomalie in “strutture misteriose” simili a cavità o costruzioni sotterranee. Nessuno le ha osservate direttamente. Sono regioni ricostruite matematicamente attraverso il comportamento delle onde sismiche, e modelli diversi possono produrre immagini differenti. Inoltre, una maggiore velocità delle onde non identifica automaticamente una particolare sostanza: temperatura e composizione possono generare segnali simili. Per capire che cosa siano realmente queste zone servirà combinare sismologia, fisica dei minerali, simulazioni della convezione e ricostruzioni della tettonica a placche. La scoperta riguarda quindi soprattutto qualcosa che i modelli attuali non riescono ancora a spiegare completamente.
Una nuova mappa della storia segreta del pianeta
L’aspetto più affascinante è proprio ciò che queste anomalie potrebbero raccontare. Le profondità della Terra conservano tracce di processi avvenuti centinaia di milioni o miliardi di anni fa, quando la superficie del pianeta era completamente diversa da quella attuale. Migliorando la risoluzione delle tomografie sismiche, potremmo ricostruire una parte sempre maggiore di questa storia nascosta e scoprire che il mantello è molto più eterogeneo di quanto immaginassimo. Per ora, le misteriose strutture non hanno un’identità definitiva. Ma è proprio questo a renderle scientificamente preziose: sotto i nostri piedi potrebbe esistere un archivio della Terra primordiale che stiamo appena imparando a leggere.
