Gli eretici, i terremoti e la geologia: quando la Commedia di Dante diventa un ‘saggio’ scientifico

La diciassettesima puntata dell'avventura di MeteoWeb tra geofisica e letteratura: la Divina Commedia di Dante Alighieri analizzata con l'occhio della scienza

PARTE QUINTA: Riprendiamo dall’Inizio

Gli Specialisti e il Pianeta, terremoti e rocce, montagne e vulcani, spaccature e tracce, espansione e contrazione.

La Ricerca della Terra: Diverse Sottodiscipline, Terre Diverse

“Tu non sei a conoscenza della mia ricerca, allora?”
“No, mi dispiace.”
“Non c’è bisogno … lascia che ti dica. Tu ed io stiamo andando
a cercare – e trovare, perché ho in mente un’ottima opportunità
-nientemeno che la Terra.”
“Mi scusi, Professore. Io sono ignorante nel suo campo di ricerca
e confido che non sarà infastidito se chiedo una spiegazione
in termini semplici. Che cosa è la Terra? ”
                                        Isaac Asimov
                                        L’Orlo della Fondazione

I cosmologi ci dicono che la Terra si formò in una parte calda del Sistema Solare; crescendo, divenne più calda. Si sciolse più e più volte, entrando in collisione con detriti provenienti dallo spazio. Questa è la Terra di Descartes, Buffon e Kelvin, un globo fuso in fase di raffreddamento. Gli elementi che consentono la vita, i così detti volatili, giunsero come una patina tardiva. Quelli che erano presenti in precedenza evaporarono.

I sismologi ci dicono che il mantello superiore è al punto di fusione, quasi ovunque e sempre. Essi identificano molti strati all’interno della Terra. Lo strato sovrastante il nucleo può contenere anche del materiale fuso. Il nucleo esterno è una lega ricca di ferro fuso. La Terra è melmosa in alto e in basso.

I geologi ci dicono che le radici e i nuclei dei continenti hanno vagabondato, galleggiando  sulla superficie terrestre per diversi miliardi di anni. Gli scienziati planetari ci dicono che anche i piccoli pianeti si sono sciolti. Ovunque si può trovare la prova per giustificare  la presenza di vulcani e roccia fusa.

Gli individui che torcono e spremono le rocce (che ci crediate o no, costoro vengono chiamati Meccanici delle Rocce) ci dicono che acqua e magma possono indebolire e fratturare le rocce. Gli agricoltori del New England lo sanno da anni, così come lo sapevano gli antichi cavapietre romani. I Romani sapevano anche, come lo sanno gli Eschimesi, che archi e cupole sono robusti. Roccia e ghiaccio sotto compressione offrono una notevole resistenza alla rottura. L’acqua e il magma rendono possibile la rottura della roccia, qualora essa non sia soggetta al tipo di compressione che si verifica in una cupola.

I geofisici ci dicono che la crosta terrestre è in fase di compressione laterale quasi ovunque, poiché viene schiacciata dai lati. Questo è il tipo di forza che sostiene le grandi cupole e gli archi contro la forza di gravità. Dove la litosfera non è in compressione, si formano  bordi di placca e vulcani. Una buona definizione di placca è “dove il rivestimento esterno è in stato di compressione”. Se non lo è, il magma sottostante oppure l’acqua all’interno della placca stessa, ne causeranno la frattura. Le nuove placche saranno sotto compressione quasi ovunque. Una grande placca può sopravvivere come placca unica solo se non è sottoposta a tensione. Gli architetti fiorentini ben lo sapevano, i Romani lo impararono empiricamente.

I geochimici ci dicono che gran parte della chimica che distingue basalti di arco insulare (l’ “anello di fuoco”) e basalti di isola oceanica (Hawaii, Tahiti, Samoa, Azzorre …) è riconducibile alla crosta ed a sedimenti riciclati o a fluidi provenienti dalla lastra che contamina le fonti dei basalti.

Lord Kelvin, Arthur Holmes, Marie e Pierre Curie ci hanno insegnato che gran parte del flusso di calore dalla Terra è dovuto al raffreddamento del mantello ed alla radioattività della parte più esterna della Terra stessa.

La geochimica crostale ci ha insegnato che la maggior parte della radioattività terrestre risiede nella crosta.

Queste sono le osservazioni che possono essere utilizzate per smontare il Modello Standard ed i suoi paradossi e per costruire una nuova visione del mondo. In una Terra calda in raffreddamento, con continenti irregolari e placche, c’è convezione e ciò spiega la tettonica delle placche e l’espansione del fondale oceanico. Il guscio esterno non è perfettamente rigido. Il magma, potendo risalire verso l’alto per galleggiamento rispetto alla roccia incassante, ne sfonda i punti sottili e deboli. Il riciclaggio della crosta e dei sedimenti spiega la chimica dei basalti di un’isola oceanica. Chiglie galleggianti di antiche parti della litosfera sono serbatoi geochimici longevi ed isolati.

Nel Modello Standard la magmasfera ed i serbatoi galleggianti vengono ignorati. I ruoli di lastre e placche vengono ignorati. La debolezza delle rocce in tensione viene ignorata. L’attenzione è focalizzata sul fondo della pentola.

I fautori del Modello Standard parlano di un mantello primordiale, mai fuso, che contiene anche i suoi gas originari, come una bottiglia di champagne sigillata. Essi presuppongono equilibri di stato stazionario, che ipotizzano un’origine fredda della Terra e immaginano che la fusione richieda l’importazione di calore dal mantello profondo. Questa è la terra incontaminata di Burnet e Cartesio. Questo è il campionato nel quale giocano la Squadra Primordiale, la Squadra Terra Fredda e la Squadra dei Dal Basso verso l’Alto. I Riciclatori Superficiali, i Differentiti, i Dall’Alto verso il Basso e i Caldo Terrestri  giocano in un campo da baseball diverso. Come ci dicono i filosofi, queste squadre si trovano in paradigmi diversi; sono incommensurabili. Studiano pianeti diversi.

Mentre i Fisici stanno rapidamente convergendo sulla Verità Ultima e la Fine della Fisica, coloro che si occupano dei segreti del nostro pianeta stanno ancora cercando di capire a quale gioco stanno partecipando e quali sono le regole del gioco.

CANTO XII                                                   CERCHIO SESTO: GLI ERETICI

Un grande terremoto scosse l’Inferno, quando Cristo morì e una rupe gigantesca si infranse sull’orlo del Sesto Cerchio. Gli incontinenti, peccatori dell’Alto Inferno, sono separati dai dannati per malizia e “matta bestialità”. Nel Basso Inferno, infatti, si trovano assassini, guerrafondai, suicidi, bestemmiatori, pervertiti, usurai e adulatori.

I terremoti rivelano le crepe nell’edificio, illuminano l’interno con raggi sismici. I terremoti sono generati da fratture che scorrono rapidamente. I vulcani sorgono su fessure statiche oppure che si aprono lentamente.

Un minuto dopo ci fu un boato e un improvviso schianto, e al
suo fianco Dorothy vide il terreno aprirsi in una vasta fessura e poi
richiudersi.
“Santo cielo, che cosa è stato?”
“E’ stato un terremoto terribilmente grande,” rispose Zeb, pallido
in volto. “E quasi ci ha colpito questa volta, Dorothy.
                                     L. Frank Baum
                                    Dorothy e il Mago di Oz

Confronta questo passo con il CANTO IV, LA DISCESA(7), in cui il Poeta Virgilio, con la faccia color della cenere, illustra la discesa al mondo cieco sottostante.

Subito dopo il terremoto Zeb, Dorothy e il calesse precipitano nelle profondità attraverso una gigantesca fenditura.

Terremoti – Rocce, Acqua & Aria

 Quando sarà scossa di scossa grande la Terra,
Quando rigetterà i suoi pesi morti la Terra,
E dirà l’uomo: ‘Che cosa ha mai?’
In quel giorno la Terra racconterà la sua storia.
                            Sura 99.1, Corano

 Ci sono sempre state due teorie sull’origine dei terremoti. Gli Antichi hanno discusso se fosse l’aria o l’acqua nelle viscere della Terra a causare brontolii. Al tempo dei Greci antichi erano Giganti o divinità che causavano terremoti. Nel Medioevo ci sono stati terremoti Naturali e Miracolosi. A quei tempi sostenere che i terremoti non erano volontà di Dio fu talvolta considerato eresia. In tempi più recenti i terremoti sono stati visti sia come normale stato delle cose, sia come eventi unici, eccezionali. Per un certo tempo si è sostenuto che le faglie ed i terremoti non avevano nulla a che fare fra loro. Ancor oggi alcuni geologi parlano di faglie “cieche” o “nascoste”. La maggior parte dei terremoti, infatti, non causa fratture che giungono fino alla superficie. Il guscio esterno della Terra è pieno di spaccature, la maggior parte delle quali è tenuta chiusa dalla compressione. La maggior parte delle crepe giganti è nascosta da oceani, laghi o sedimenti.

Anche oggi ci sono due teorie sui terremoti. Tali teorie implicano i concetti di sforzo e di resistenza. La crosta terrestre è sempre sotto sforzo, sia a causa dei movimenti delle placche, sia per il carico (peso) delle montagne e altre peculiarità topografiche. Le faglie possono essere deboli o forti; e qui si tratta di concetti di resistenza. All’accumularsi dello sforzo, le faglie deboli si rompono e c’è un terremoto. In una zona di faglie più lunghe o più resistenti, le faglie si rompono meno spesso, ma di solito causano i terremoti più grandi. In Turchia e in Grecia i grandi terremoti si verificano raramente. In Giappone e in Cile sono meno sporadici, quindi la gente non dimentica i terremoti. In altri siti i terremoti arrivano come una sorpresa e la gente dimentica. Secondo gli archeologi sono stati i Popoli del Mare a distruggere le civiltà. Secondo i geologi, invece, sono stati tempeste, terremoti e vulcani. Troia potrebbe essere stata abbattuta da un terremoto.

Perché un terremoto si verifica? Quando si verifica? O lo sforzo è diventato abbastanza alto o la resistenza è divenuta abbastanza bassa. Secondo una teoria, lo sforzo continua ad accumularsi, tra un terremoto e l’altro, fino a quando la roccia non può sostenere il carico e quindi si verifica un ulteriore terremoto. E’ come piegare un bastone, sempre di più, finché non si rompe. Secondo l’altra teoria la resistenza di una faglia diminuisce nel tempo a causa dell’indebolimento prodotto da acqua, corrosione, aumento della pressione nei pori o per qualsiasi altra causa. Quando la faglia diventa abbastanza debole, scorre. Il moto di una faglia può causare l’espulsione di acqua, può ridurre la pressione dei pori e riscaldare la zona – tutto serve per sigillare la faglia. Nel frattempo la parte circostante della crosta introduce nuovo sforzo nella stessa zona di faglia. Le rocce sono forti e diventano più forti con la profondità. L’acqua è essenziale, come credevano gli antichi, perché indebolisce la roccia e permette che si verifichino terremoti. E’ essenziale anche per la vita e per la tettonica delle placche.

Alcune faglie sono lunghe migliaia di chilometri. Californiani, Neozelandesi, Turchi, Cileni e abitanti dell’Alaska vivono nei pressi di lunghe faglie, gigantesche cicatrici nel paesaggio. Alcune faglie – chiamate zone di frattura e faglie trasformi – dividono a metà sia il Pacifico che l’Atlantico. Vulcani adornano alcune di esse, grazie al magma che può fuoriuscire, affiorando in superficie proprio in questi luoghi. Queste aree sono chiamate dicchi (dike in U.S.A., dyke in U.K.). Terremoti, faglie e vulcani sono stati messi in connessione, sia dalla leggenda, sia dai filosofi greci. Secondo una diffusa teoria della Terra, il calore interno viene disperso dal magma, che scorre verso l’alto, dalla magmasfera, attraverso fenditure. Nel Modello Standard i vulcani sono le sommità di tubi, che penetrano per migliaia di chilometri verso l’interno e sottraggono calore proveniente dal nucleo.

Le fratture possono aprirsi rapidamente – alla velocità di chilometri al secondo – provocando terremoti, oppure lentamente – alla velocità di centimetri all’anno – dando origine a catene vulcaniche e causando la scissione dei continenti. Nella crosta possono aprirsi fenditure anche molto lentamente, alla velocità di pochi centimetri l’anno. I sismologi studiano le fratture veloci, i vulcanologi sono responsabili dei vulcani, i tettonofisici sono responsabili dei confini di placca – le grandi fenditure. Nessuno è responsabile di vecchi confini delle placche o di nuovi confini delle placche o di futuri confini delle placche o di nuove lacerazioni della crosta, o delle fratture lente. Questo tipo di scienza, come si dice, finisce nel dimenticatoio. Nel Modello Standard le catene di vulcani sul fondo dell’oceano non hanno nulla a che fare con il carapace, forte ma incrinato, situato sulla parte superiore del mantello, ma hanno tutto a che fare con il movimento della placca, circa 5 centimetri l’anno, su un becco Bunsen ancorato alle parti più profonde dell’abisso. Terremoti e faglie hanno poco da insegnarci, se il Modello Standard è giusto, perché i vulcani tendono a coprire le crepe.

Molte culture hanno una visione negativa dei terremoti, valutandoli come una meritata punizione divina. Al contrario, la liturgia bizantina collega i terremoti al mistero, che è visto come centrale nella storia della salvezza. La liturgia assume un aspetto celebrativo, che trasfigura questo devastante fenomeno terrestre, perché fornisce un momento di contatto con Dio (parusia).

Il Corano afferma che la Terra racconterà la sua storia, quando sarà scossa da un grande tremore. Le onde del terremoto illuminano l’interno del nostro globo e permettono di ‘vedere’ l’interno della Terra. Ora si può sbirciare sotto le montagne ed i vulcani.

Un Giro Veloce

Le onde sismiche si propagano, dall’ipocentro di un terremoto, in tutte le direzioni e illuminano gli angoli interni della Terra. Le onde viaggiano rapidamente verso il centro della Terra e tornano in superficie, proprio come fecero Dante e Virgilio. Le onde forniscono informazioni ai sismologi, proprio come Iride portava informazioni ai Titani. I sismologi ora possono dipingere – con un pennello largo – il quadro di un viaggio al centro della Terra.

Una volta che si è sotto l’atmosfera, gli oceani e i sedimenti, ci si trova nella sottile crosta galleggiante, per lo più fatta di basalto. Il mantello si estende dalla crosta al nucleo, ma è composto da molte parti. La parte superiore fredda è indurita e forte. Questa è il guscio, la placca, la litosfera, ciò che sostiene le montagne. E’ la Cupola della Terra. Appena si va più in profondità, la temperatura aumenta e si trovano magmi e fluidi intrappolati. Questa è l’astenosfera debole, a tratti una magmasfera. Questo è l’impianto di riciclaggio e rielaborazione, dove i detriti, formatisi in superficie, vengono restituiti al mantello dalle lastre. Tale circolazione alimenta con continuità i vulcani, che non si trovano mai a corto di carburante, perché il  processo subduzione-riciclaggio procede con continuità. Questo strato, umido, caldo e inquinato, è chiamato perisfera. Questo è lo strato che protegge gli strati sottostanti da contaminazione da parte della subduzione, ma deve essere sostituito da materiale di origine più profonda, prima che i magmi puri delle dorsali oceaniche possano salire. Ecco perché nelle nuove spaccature e nei nuovi vulcani i basalti sono diversi rispetto a quelli delle dorsali mature.

Quando le nostre onde sismiche, o Dante e Alice, scendono più in profondità, esse incontrano quella vasta regione calda – non contaminata da detriti di superficie – che alimenta l’appetito senza fine del sistema globale delle dorsali in espansione. Questo è ancora il mantello superiore, ma le rocce sono più dense e più pulite rispetto alle parti meno profonde. 

Ancora più profonde sono le discontinuità, dove le rocce collassano, per dare luogo a rocce più dense. Le onde sismiche sono piegate (riflesse, rifratte, diffratte) da queste discontinuità e alcune di esse sono barriere per le lastre che affondano o per le anime che salgono.

Il mondo esterno è collegato al mondo interno e comunica con esso tramite lastre e vulcani, ma c’è un limite. Il mantello superiore si ferma a circa 1000 chilometri di profondità e lì comincia un nuovo mondo. Bullen ha chiamato la parte inferiore del mantello Regione D. Le onde sismiche viaggiano rapidamente attraverso questa regione. Appena sopra il nucleo c’è un mondo turbolento chiamato D”. Dante chiamò Dis il confine fra Alto e Basso Inferno (la città di Dite). Questa è una regione complessa, incandescente, che invia tentacoli caldi, che in parte arrivano fino a D. I tentacoli caldi sono larghe risalite bulbose, come in una lampada lava (o lampada Astro), che vengono coinvolte nel flusso del mantello, piegate e disperse. Il materiale di questo strato può tentare di uscirne, ma è intrappolato per sempre, come i peggiori peccatori di Dante.

Ancora più profondo è il nucleo di ferro denso, così fluido che è omogeneo. La tremenda pressione vicino al centro congela questo ferro che diventa un cristallo solido. Satana risiede in questa parte più profonda dell’Inferno di Dante, per non risalire mai, mentre la nostra onda sismica torna in superficie con tutta la conoscenza accumulata nel suo viaggio.

Dopo un terremoto le onde sismiche si riverberano e si riflettono al di fuori delle regioni interne. Il nucleo è stato scoperto con echi sismici. La ninfa Eco si consumò per l’amore non corrisposto, perdendosi nell’aria sottile, fino a rimanere solo voce e ossa. Ovidio ha scritto “la voce rimane; la leggenda dice che le ossa presero la consistenza delle rocce.” Alcune idee sono scarni echi del passato. 

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Glossario

DA – abbreviazione standard per Dante Alighieri; anche (arcaico) per Devil’s Advocate (Avvocato del Diavolo) e Dark Angel (Angelo Nero); District Attorney (Procuratore Distrettuale).

dicchi (dike in U.S.A., dyke in U.K) – vulcani e catene vulcaniche.

terremoti – una faglia, le cui facce scorrono rapidamente una rispetto all’altra, genera un terremoto inviando onde sismiche attraverso tutta la Terra; le faglie, di solito, si rompono ad una estremità e si propagano verso l’altra estremità con una velocità variabile da 2 a 5 km/sec, a volte molto più lentamente, e generano 

dorsali che si propagano – o propagatori di valle tettonica (rift), o spaccature che si propagano. Il magma può salire attraverso tali fenditure, causando 

terremoti lenti – o terremoti silenziosi. In laboratorio e in teoria, le crepe possono propagarsi lentamente, con velocità da 1 a 5 cm/anno. Si nota che alcune faglie crescono a questo ritmo e causano 

vulcanismo progressivo nel tempo – a volte i vulcani sono più vecchi ad una estremità di una catena. A volte questo fatto è portato come prova dell’esistenza di un pennacchio, ma tutte le spaccature si aprono da un lato o al centro e causano vulcanismo progressivo nel tempo. Ma nelle fenditure, per tutta la loro lunghezza, ci possono essere anche vulcani contemporaneamente in eruzione. La definizione geologica di ‘contemporaneamente’ è ‘in un arco di diversi milioni di anni.’

CANTO XIII                                                     LA MONTAGNA

Dante inizia il suo viaggio sul ciglio di una piccola collina, il Monte della Gioia,  (“il dilettoso monte”). Immediatamente la sua strada è bloccata da Tre Belve di Terrena Vanità: la Lonza, simbolo di Malizia e di Frode, il Leone, simbolo di Violenza e di Ambizione e la Lupa, simbolo di Incontinenza(8). La Lupa lo spinge nuovamente dentro le tenebre dell’errore. Quando tutto sembra perduto, appare l’ombra di Virgilio, simbolo della Ragione Umana.

Virgilio spiega che, poiché non si può salire direttamente al Monte della Gioia, si deve adottare un approccio indiretto. Malizia, frode, violenza ed ambizione possono sconfiggere il virtuoso, ma la Ragione prevarrà. Questo lieto epilogo è il motivo per il quale l’epica di Dante è chiamata Commedia.

Il Monte della Gioia è un tipo di montagna alquanto diverso dal Purgatorio. Il primo si consuma per erosione, l’altro si scioglie. Dante ha una sorpresa per noi: il Purgatorio può essere l’immagine antipodale o speculare del Monte della Gioia. Dobbiamo andare all’Inferno, prima di poter scalare la montagna e vedere la luce.

Montagne e Compressione

Si stemperarono i monti davanti al SIGNORE.
                                Giudici 5

Nel 1920 c’erano già i Permanentisti, i Contrazionisti ed i Mobilisti. I Permanentisti hanno tentato di spiegare la somiglianza a livello globale dei fossili, invocando l’esistenza di ponti di terra e di continenti sommersi. I geofisici, soprattutto i seguaci dell’isostasia, hanno dimostrato che queste ipotesi non erano plausibili né accettabili.

Molti geologi, nella prima parte del XX secolo, si sono serviti della teoria della contrazione: la Terra era in raffreddamento e, di conseguenza, si stava contraendo. La scoperta della radioattività ha smorzato l’entusiasmo di molti sostenitori  della contrazione, in quanto la Terra potrebbe essere in riscaldamento, non in raffreddamento: la “metafora del mantello a microonde”. Sir Harold Jeffreys sottolineò che la Terra si potrebbe ancora contrarre, se la maggior parte della radioattività si trovasse nelle parti superiori. Secondo Jeffreys le montagne erano il prodotto della compressione orizzontale risultante dalla contrazione globale e la deriva era una ‘ipotesi impossibile’. Jeffreys aveva parlato con autorità e risolutezza. Questo avveniva nel 1924.

Ironia della sorte ci sono molte prove che la maggior parte degli elementi radioattivi – quelli che causano  riscaldamento con il loro decadimento spontaneo in elementi più leggeri e in calore – si trovano nella crosta e nei lembi esterni del mantello, posti lì dal drenaggio del magma verso la superficie. Gli atomi radioattivi sono più grandi degli atomi più comuni e non trovano posto fra gli atomi dei cristalli che formano le rocce; si inseriscono, invece, agevolmente nelle rocce fuse. Anche se i grandi atomi instabili sono densi, essi vengono rimossi dalle profondità e portati verso la superficie all’interno di magmi in grado di risalire per galleggiamento. Questo processo era in corso anche mentre la Terra si trovava in fase di accrescimento. Le parti più profonde della Terra potrebbero essere quasi prive degli elementi pesanti produttori di calore. Gran parte del calore radioattivo che alimenta il motore del calore terrestre è prodotto in prossimità della parte superiore della Terra, quasi come era stato immaginato da Jeffreys. La Terra, in realtà, può essere in contrazione, ma non abbastanza da produrre grandi montagne. Alcune placche sono in collisione e si riducono, altre sono in crescita.

Le montagne ci mostrano che la Terra è, al tempo stesso, forte e debole. Per sostenerle, è necessario il robusto guscio esterno – la cupola della Terra. Alcune montagne si sostengono da sole sulle loro radici, ma devono essere forti altrimenti scorrerebbero via, insieme alle loro radici. Uno strato più debole e più profondo permette alle placche di muoversi e di collidere. Le montagne ci mostrano che la Storia della Terra è ciclica, anche se irregolare. Fiumi e venti abbattono le montagne, ma qualcosa deve continuare a ricostruirle. Newton pensava che le montagne fossero primordiali. Jeffreys utilizzò le montagne per calcolare la robustezza della Terra. Ma Hutton sapeva che qualcosa, in profondità, rimpiazzava il materiale eroso dai fiumi. Per quanto poteva vedere nelle rocce, sapeva di cicli irregolari che si estendono indietro nel tempo, fino ai primordi. Ma le sue idee sulla Terra profonda erano molto meno sviluppate rispetto a quelle dei Greci, di Dante e di Burnet. Egli è considerato il padre della geologia, la dermatologia della scienza della Terra. I conflitti tra geologi e pensatori più profondi, come Lord Kelvin e Jeffreys, ed anche il reverendo Burnet e René Descartes, sono continuati fino ad oggi.

I geologi credono a quello che possono vedere. I teorici, risalendo a Platone, credono in ciò che possono concepire. Alcuni scienziati vedono quello che vogliono vedere. Questi sono le Dogmatiti.

Arthur Holmes si è opposto a Jeffreys e ha lavorato per sviluppare una teoria della deriva che sarebbe compatibile con la geofisica e con la fisica. Holmes pensava che i movimenti laterali dei continenti potevano fornire un mezzo per scaricare il calore accumulato sotto di loro dalla radioattività e dalle correnti di convezione ed elaborò l’ipotesi della corrente di convezione. L’idea che del materiale si riscaldi, risalga, circoli, si raffreddi e scenda – formando correnti di convezione analoghe a quelle dell’atmosfera o di una teiera – non era nuova, ma fu ulteriormente sviluppata. I continenti riscalderebbero il mantello e cavalcherebbero queste correnti gigantesche. Negli anni Trenta l’ipotesi delle correnti di convezione fu posta su una solida base matematica da Anton Hales e Chaim Pekeris, i quali, entrambi, ironia della sorte, lavoravano con Sir Harold Jeffreys a Cambridge. L’articolo scientifico di Pekeris è particolarmente interessante, in quanto sostiene che ciò che controlla la convezione del mantello è la radioattività nei  continenti, non il calore proveniente dal nucleo. I continenti controllano la convezione dall’alto, proprio come fanno i cubetti di ghiaccio in un Gin Tonic.

Holmes ebbe una visione simile. Egli considerava i continenti come coperte isolanti, che accumulavano calore sotto di loro. Possiamo considerare i continenti come coperte elettriche, che  guidano o influenzano la convezione del mantello. Francis Birch, Walter Elsasser e Claire Patterson concordemente pensavano che la maggior parte degli elementi che producono calore fosse vicina alla parte superiore della Terra: crosta e mantello superiore. Invece, la maggior parte dei trattati scientifici della loro epoca ignorano i continenti, la concentrazione superficiale del riscaldamento radioattivo, nonché le grandi e calde correnti convettive. Il carrozzone si era diretto in una direzione diversa. I modelli di moda, infatti, presumono che il mantello profondo sia altamente radioattivo, che il calore primordiale di Lord Kelvin sia irrilevante e che il calore del nucleo venga rimosso attraverso stretti tubi, non dalla convezione del mantello.

La maggior parte della superficie della Terra (e non solo le catene montuose) è sotto compressione, è in una morsa. Cupole, archi e uova sono resistenti e questo è il caso della maggior parte del guscio esterno della Terra. Quando una cupola è sottoposta a trazione, oppure è incrinata, perde la compressione che la tiene insieme e quindi la propria resistenza. Archi rampanti, chiavi di volta e bulloni mantengono le cattedrali in compressione … e in piedi.

In Australia l’opinione corrente è che la frammentazione dei continenti sia dovuta all’espansione della Terra.

Una grande fenditura si snoda attorno alla Terra, soprattutto sotto gli oceani. Questo Sistema di dorsali medioceaniche rivela l’espansione. In prossimità delle dorsali la Terra è in espansione – si è dilaniata, come una palla da baseball impregnata d’acqua perché ha le cuciture rotte. Magma, cioè nuova crosta, trasuda presso le spaccature e, appena si raffredda, si solidifica e si allontana ritrovandosi presto in compressione. La crosta ovvero la nuova litosfera, risalendo, spinge sulla crosta più vecchia in direzione della dorsale. Questo processo è l’espansione del fondale oceanico. Le rocce sono forti se in compressione, ma deboli se in tensione; al contrario del tessuto che esce dal telaio. Questo singolo fatto spiega perché la tettonica delle placche è attiva, perché ci sono placche e perché ci sono spaccature lungo le quali ci sono vulcani.

I fluidi nella crosta e i magmi nel mantello salirebbero in superficie se potessero. Solo la resistenza della roccia sovrastante li mantiene segregati. I geologi del petrolio pompano acqua dentro un pozzo e sono in grado di rompere la roccia, consentendo al petrolio di defluire. Questa operazione si chiama idrofratturazione. L’acqua può rompere una roccia!(9). Il magma può fare la stessa cosa, ma solo se le tensioni coinvolte nel suo galleggiamento e la pressione da lui esercitata sono in grado di superare la resistenza della roccia. E’ più probabile che ciò accada dove il guscio esterno viene sottoposto a tensione. Questo fenomeno si chiama frattura indotta dal magma.

Le catene di vulcani sono luoghi dove possono formarsi nuovi confini di placca. Catene di isole nel Pacifico meridionale si estendono da Samoa e Tahiti a Pitcairn e Pasqua, fino a San Felix e Juan Fernandez. La placca gigante del Pacifico può essere sempre sul punto di staccarsi lungo questa linea vulcanica. La placca ancestrale del Pacifico Orientale, la placca di Farallon, così chiamata dal nome delle piccole isole al largo della costa settentrionale della California, slittò sotto il Nord ed il Sud America. Un tempo era una placca gigantesca, ma di essa solo piccoli resti – le placche Nazca, Cocos, Juan de Fuca ed Explorer – sopravvivono al largo di Messico, Cile ed Oregon. I nuovi confini delle placche sono iniziati come catene vulcaniche.
Queste catene vulcaniche, a loro volta, si trovano per lo più lungo le zone di frattura – vecchie spaccature – formatesi accanto a dislocazioni del sistema della dorsale medioceanica. Nell’Oceano Atlantico le zone di frattura negli oceani sono state ereditate da zone di taglio in Africa, Europa, Sud America e Nord America. Le zone di taglio continentali si sono formate lungo antiche suture tra cratoni, dove il supercontinente ancestrale si era ammassato. Queste zone antiche, così come i loro fratelli minori e la loro progenie, possono diventare catene vulcaniche in qualsiasi momento. 

Nel forte guscio esterno molto raramente si forma una nuova fenditura. Quasi sempre, quando si forma una spaccatura o una nuova dorsale, oppure si rompe un continente o nasce una catena di isole di origine vulcanica, oppure si sviluppa una nuova fossa, allora ci sono evidenze di una fenditura, di una faglia o di una sutura preesistenti, oppure di un antico bordo di placca. Alcuni terremoti si verificano lungo faglie che hanno miliardi di anni. La maggior parte dei vulcani si presenta in luoghi in cui sono stati già rilevati in precedenza, a volte molto prima, altri vulcani. Le crepe nella crosta sono zone deboli o zone lungo le quali il magma può ripetutamente uscire dal mantello. Le montagne sono costruite dalla compressione; fenditure e vulcani sono il risultato di tensione.

Se i diamanti sono per sempre ed i vecchi soldati non muoiono mai, allora le fenditure (faglie, suture, fratture), a differenza delle placche, sono immortali. Le placche sono alleanze temporanee di placche più vecchie e più piccole. La litosfera ha una lunga memoria. Una nuova faglia è rara. I vulcani e le spaccature sono la chiave per l’evoluzione della Terra. Non ci sarebbe tettonica delle placche, se le placche fossero rigide, forti ed infrangibili. Lo stesso vale per l’uovo e la gallina. La tettonica delle placche ha bisogno di placche e queste esistono solo perché ci sono crepe. Quando si apre una nuova fessura, una catena vulcanica non può essere molto lontana. Il guscio rigido, sotto compressione laterale, evita che la Terra soffra ovunque di incontinenza. Alcuni pianeti – Luna, Marte, Venere – sembrano essere pianeti coperti da una placca unica. Questi pianeti non hanno crepe aperte o vulcani attivi. All’inizio Marte e Venere avevano spaccature, che ora si sono chiuse. Spaccature e Compressione; Confini delle placche e Placche. Togliete uno dei due e avete a che fare con un altro pianeta.

L’aver trascurato i cicli portò i geochimici a pensare ad un mantello primordiale, proprio come portò Jeffreys a pensare che le montagne fossero processi di sollevamento a senso unico, senza erosione e senza rinnovamento alcuno. La crosta si forma e viene erosa; alcune porzioni di materiale crostale ritornano al mantello superficiale, dove diventano parte del prossimo ciclo di formazione crostale. Anche se le montagne e i continenti vengono erosi, sono sempre lì. Anche se il cielo di Seattle si svuota di acqua, pioverà di nuovo. Anche se i supercontinenti si rompono, essi si formeranno di nuovo. Non ci si dovrebbe mai dimenticare dei cicli.

Gestire lo Sforzo

James Dana, nel 1849, propose che la catena vulcanica delle Hawaii e altre catene vulcaniche nel Pacifico fossero collocate e disposte lungo una serie di fratture brevi o fessure nella crosta. Egli considerava queste fratture come facenti parte di un sistema planetario, rivelatore della tensione nella crosta, tensione derivante dal raffreddamento della Terra da uno stato fuso. Dale Jackson e Thomas Wright, nel 1970, hanno associato le catene alle fratture che si propagano a causa di campi di sforzo nella placca. Richard Walcott nel 1976 ha suggerito che grandi vulcani possono flettere e rompere la placca, e che la direzione di propagazione della rottura sarà la stessa, finché i campi di tensione rimangono gli stessi. Il meccanismo di frattura e il vulcanismo si auto-perpetuano e si auto-regolano. Jackson e Herbert Shaw, nel 1975, hanno sostenuto che le catene insulari registrano lo stato di tensione nella placca. Altri hanno sostenuto che la preesistente tessitura della placca – vecchie dorsali e zone di frattura – controllava l’orientamento delle catene insulari.

Questi meccanismi di fessurazione, frattura e sforzo caddero in disgrazia perché si credeva che le catene di isole fossero esattamente parallele fra loro e con le estremità del tutto fisse, e perché nessuna fonte di magma era evidente. L’ipotesi del pennacchio caldo e fisso nel mantello divenne il paradigma regnante.

Le ipotesi di crepa e di sforzo dicono che le catene insulari non devono necessariamente essere parallele fra loro, in quanto lo sforzo ed la tessitura possono variare da luogo a luogo. I vulcani attivi in una catena non hanno l’obbligo di trovarsi sempre ad una estremità e non devono essere fissi l’uno rispetto all’altro. Ci possono essere vulcani al centro di una placca, se lì c’è tensione locale.

Se la Terra è abbastanza calda, ci sarà sempre magma disponibile, indipendentemente dalla teoria che si segue. L’ipotesi della crepa impone l’esistenza di una magmasfera siffatta o almeno la combinazione di mantello superiore caldo con un basso punto di fusione.

Si tratta di ipotesi scientifiche verificabili. Di solito una vecchia idea non è più verificata, dal momento che la gente ha dimenticato il motivo per cui tale idea sia stata eliminata. A volte un dogma corrente resiste perché la gente dimentica che è stato falsificato. Anche gli scienziati hanno una capacità di attenzione limitata e una memoria labile.

La vecchia ipotesi della crepa di Dana è stata trovata carente e messa da parte. La nuova ipotesi della crepa di Walcott non ha mai avuto una singola possibilità di essere verificata. L’ipotesi del pennacchio dilagò e tutti i vulcani oceanici divennero pennacchi. Gli eserciti vittoriosi hanno sempre messo i loro nomi su città e isole. Le Falkland sono, a volte, le Malvinas. Taiwan è stata Formosa. L’Islanda è diventata il Pennacchio Islanda. Le Azzorre, zona di frattura, sono diventate il Pennacchio Azzorre. Le Isole Sandwich sono ora il Pennacchio Hawaiano. Il Purgatorio di Dante è il Pennacchio di Pasqua o Pennacchio Pitcairn. 

La tensione, lo stato di sforzo ed i campi di sforzo sono difficili da visualizzare. Si può invece facilmente visualizzare l’immagine di un pennacchio .

NOTE

7. “Or discendiam qua giù nel cieco mondo
cominciò il poeta tutto smorto:
io sarò primo, e tu sarai secondo.”
Inferno, IV, 13-15
8. Secondo l’interpretazione corrente la Lonza rappresenta la Lussuria, il Leone la Superbia e la Lupa l’Avarizia.
9. “Gutta cavat lapidem” è locuzione latina assai comune (Lucrezio, Tibullo, Ovidio, Seneca).

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