“La Terra…sotto è sconvolta come se fosse in preda ad un incendio”: cosa ci racconta del presente il Pianeta Primordiale?

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

MeteoWeb

La Terra Raffinata

La Terra … sotto è sconvolta come se fosse in preda ad un incendio.
                                             Libro di Giobbe

Quando una barra di metallo impuro viene fatta passare attraverso un forno, le impurità fondono e la barra, che poi si solidifica, è più pura di quanto non lo fosse prima. Si tratta di un processo industriale chiamato ‘solidificazione a zona’ o ‘raffinazione a zona’. Quando i meteoriti attraversano la superficie della Terra, durante la sua fase di accrescimento, l’energia cinetica d’impatto provoca vaporizzazione o fusione e le ‘impurità’ rimangono vicino alla superficie. Le ‘impurità’ diventano atmosfera, oceano e crosta. Il materiale meteoritico ‘raffinato a zona’ penetra verso l’interno, purificato degli elementi con alta pressione di vapore e grandi ioni come l’uranio e il torio. Quando la Terra è completamente assemblata, assomiglia già alla Terra attuale ed è suddivisa in strati disposti secondo la densità. La coda interminabile dell’accrescimento porta una spolverata di materiale volatile, compresi acqua ed elio, che non può mai penetrare molto nell’interno della Terra. Una Terra raffinata a zona è, per lo più, ‘pura’, con uno strato superficiale di ‘impurità’. Oceanografi, meteorologi e geologi studiano le ‘impurità’ (aria, oceano, crosta, detriti). Una Terra raffinata a zona è l’opposto di una Terra primordiale.

La magmasfera nel mantello superiore potrebbe essere una reliquia dell’oceano di magma. La parte superiore è solidificata. La magmasfera può essere continuamente modificata per effetto della risalita di materiali del mantello; si scioglie e viene in parte rimossa da vulcani nelle dorsali oceaniche e nelle catene di isole. E’ probabile che la rimozione di materiale fuso dal mantello superiore sia un processo inefficiente e che molto materiale venga lasciato indietro o deviato sotto la placca, dove ristagna, per essere disponibile quando le condizioni di sforzo nella litosfera gli permettano di penetrare e rompere la placca. Il mantello più superficiale può essere sporco, contaminato dai processi di riciclaggio e dalla rimozione inefficiente di fusi. Nel mantello raffinato i detriti sono stati rimossi dalla migrazione del magma.

La fase magma-oceano dell’evoluzione terrestre è una parte importante della ‘geologia’ Adeana: scandisce la stratificazione chimica e l’attuale stato termico del mantello. In molte teorie della Terra che, partendo dallo stato attuale, cercano di intuire gli stati precedenti, si è prestata minore attenzione a questa fase. Lo Scenario mantello primordiale trascura gli inizi di fuoco dei pianeti terrestri, uno stadio che è stato lasciato ad una disciplina completamente diversa, quella degli scienziati planetari.

Il forte guscio esterno della Terra è il prodotto di raffreddamento, cristallizzazione e rimozione di magma e acqua. Col passare del tempo questo guscio diventa più spesso e più forte, fino al punto che i fusi non possono più penetrare. Vulcani e tettonica delle placche saranno cose del passato, come lo sono ora su Marte e Venere. La Luna è così piccola e si è raffreddata così rapidamente, che non ha mai avuto la possibilità di avere vulcani e tettonica delle placche. E’ un satellite morto, freddo da lungo tempo. I vulcani attivi dominavano la scena su Marte – ma ora non più. La Terra conserva il suo calore e restituisce lubrificanti al suo mondo sotterraneo. I nutrienti sono sepolti, subdotti e restituiti nei vulcani. E la vita va avanti. Acqua, subduzione e vita: la santa trinità.

La roccia più antica sulla Terra ha meno di quattro miliardi di anni (4 Ga). Le rocce più antiche appartengono ad un periodo geologico chiamato Archeano. La Terra, però, ha oltre 500 milioni di anni in più rispetto alla roccia più antica. Il meno noto dei periodi più antichi è l’Adeano. Questa è la parte della Storia della Terra che è assolutamente la più importante per la comprensione della sua struttura ed evoluzione. L’Adeano è per lo più ignorato nelle teorie della Terra, perché la prova di esso è nascosta nella chimica delle rocce ed è stata eccessivamente elaborata. Sarebbe un miracolo se qualcuno dei nostri pianeti risultasse indenne e primordiale. Ma vale la pena dare un’occhiata. Infatti, come interessante ipotesi alternativa, richiede uno sguardo.

Il Pianeta primordiale

“E’ un peccato, però, che anche una vita ben ordinata non permetta
a nessuno di aggirare con sicurezza il destino inevitabile che lo
attende nei cieli … alla fine l’artiglio del gatto di mare(6)
ci raggiunge
tutti.”
                                          James Thurber
                                         Preface to a Life (1933) 

“Sì, il leggendario pianeta Originario …”
                                        Isaac Asimov
                                        L’orlo della Fondazione

Harold Urey era particolarmente infastidito nei primi giorni del Programma di esplorazione Lunare, quando geologi, come Gene Shoemaker e Harold Masursky, stavano cartografando vulcani e colate di lava sulla Luna. Harold Urey voleva che la Luna fosse un oggetto incontaminato primordiale, formatosi nei primi giorni di vita del Sistema Solare. Questo doveva essere il suo Santo Graal. Fu straordinariamente deluso quando le analisi delle rocce lunari portate a terra mostrarono che queste erano relativamente giovani ed erano uscite dall’interno della Luna sotto forma di magmi. Le rocce lunari hanno dimostrato che la Luna è il risultato del congelamento (solidificazione) del magma. La Luna non è un oggetto primordiale, risalente alle origini del Sistema Solare. La Luna è nata dalla Terra.

Da allora i geochimici hanno lanciato una crociata per trovare materia primordiale, la pietra filosofale. Se la Luna non è primordiale, forse in profondità nel sottosuolo esiste l’originale Terra incontaminata, descritta nella Sacra Teoria della Terra del reverendo Thomas Burnet. I geochimici sono più ottimisti di Dante che invece conosceva bene la corruzione nell’Inferno.

Newton pensava che la superficie della Terra fosse immortale, immutabile e che montagne e continenti fossero resti della Terra primordiale. Newton credeva anche nelle profezie bibliche.

D’altra parte Galileo affermò: “Io per me reputo la Terra nobilissima ed ammirevole … per le tante e sì diverse mutazioni che in lei si fanno; e quando… ella fusse restata un globo immenso di cristallo, dove mai non nascesse né si alterasse o si mutasse cosa veruna, io la stimerei un corpaccio inutile al mondo”.(7)

Newton si dilettava di alchimia ed è molto probabile che fosse in sintonia con la ricerca di una pietra filosofale e di una Terra primordiale.

I geochimici cercano granelli “cosmici” in un meteorite, cioè pezzetti di polvere di stelle: cose che risalgono alla notte dei tempi. Naturalmente vorrebbero trovare pezzetti di Terra che risalgono al tempo della sua genesi.

Fontana della Giovinezza, Santo Graal, Pietra Filosofale, Stele di Rosetta ... l’umanità ha sempre cercato la “chiave dell’Universo”. Un pochino di “mantello primordiale” è Il Santo Graal dei geochimici.

La Terra si è formata per l’accumulo di detriti lasciati dalla formazione del Sole e di Giove. I detriti presenti nello spazio, comprese le meteoriti e le comete, hanno fornito il materiale per i mattoni. La Terra è un grande separatore. Le particelle che contribuiscono all’accrescimento sono riscaldate, fuse, vaporizzate e degassate. Sarebbe un miracolo se una gran parte della Terra fosse sfuggita a questo sconvolgimento. Una volta che la Terra si è raffreddata e il sistema solare è stato quasi completamente ripulito dai detriti, la Terra ha iniziato a raccogliere e conservare gli oggetti più fragili e ricchi in volatili, introdotti come perturbazioni dalle parti più lontane del sistema solare. La Terra contiene poche molecole di H2O e CO2  rispetto alle comete e a molte meteoriti. Tutto ciò potrebbe essere contenuto nell’1% del materiale finale che si è accumulato.

Circa 30 anni fa sono state messe a punto nuove tecniche spettroscopiche e per la prima volta sono stati misurati isotopi rari di elementi rari. I risultati, relativi ad alcuni elementi presenti in certi basalti simili a quelli ottenuti per le meteoriti più primitive, hanno indotto a pensare di aver scoperto il mantello primordiale. Andò in voga l’idea secondo la quale la maggior parte della Terra profonda fosse composta da materiale primordiale originale proveniente dal sistema solare. Altre parti della tavola periodica, compresi gli isotopi del piombo, non suffragano questa interpretazione. Se pensate di aver trovato il Santo Graal, il fatto che sia composto di piombo e vetro invece che di oro e rubini non vi deve scoraggiare.

Clair Patterson ha calcolato l’età della Terra, sviluppando tecniche per misurare le minuscole quantità di piombo (Pb) presenti nelle rocce. Lo studio di molte rocce mostra che ci sono riserve nascoste, profonde nella Terra, dove il Pb è nascosto, insieme a molti altri elementi. Tali serbatoi nascosti non sono ammessi nel Modello Standard. Piombo ed elio sono sottoprodotti di uranio e torio. Quando si cerca di pareggiare il bilancio, molti atomi di Pb e He risultano mancanti. Questi sono conosciuti come i paradossi di Pb e He ed indicano che c’è qualcosa di sbagliato nel Modello Standard. Questi paradossi scompaiono quando si lasciano cadere alcuni dei presupposti del Modello Standard oppure si adotta un modello diverso.

Successivamente si è constatato che basalti provenienti da ‘punti caldi’, originariamente creduti primitivi, hanno proprietà che sono simili a quelle di sedimenti, acqua di mare e crosta. Essi possono ereditare le loro proprietà dal mantello superficiale ‘sporco’, la Perisfera, e dalla vecchia crosta riciclata.

Molte delle caratteristiche geochimiche delle cosiddette rocce primordiali sono in contrasto con l’idea che queste rocce o la parte del mantello da cui provengono siano sopravvissute inalterate o degassificate, fin dal tempo della primigenia formazione della Terra. Tali rocce hanno contenuti molto bassi di gas nobili, gli elementi più volatili e meno reattivi della Terra. Tuttavia la comunità geochimica ha una Terra in gran parte Primordiale come principale candidato per l’attuale Terra. L’obiettivo primario della ricerca geochimica è quello di spiegare come un tale pianeta potrebbe essersi formato, e come i vari paradossi possano essere allungati e accorciati per adattarsi al pennacchio di Procuste e a letti di mantello primordiale.

L’idea che una parte della Terra sia ‘Primordiale’ non è nuova, né lo sono gli argomenti contro tale concetto. Giovanni Targioni-Tozzetti (1712-1783) ha scritto: 

“… nel punto in cui si può dire con certezza che [almeno] una parte del globo è, per così dire, vergine e nel suo stato iniziale, in quanto creato da l’autore più onnipotente e sapiente in natura, si deve riconoscere che la nostra capacità di comprendere è inadeguata; e [inoltre] quella parte che è così come era nel principio, ma si compone di altre parti rotte e sovrapposte, ciascuna delle quali, se opportunamente osservata, non è in uno stato primordiale.”
                        Targioni-Tozzetti, 1777, v.2:18a
                        citato in Oldroyd, D.
                        Thinking About the Earth, p. 324

CANTO XIX          CERCHIO TERZO: I GOLOSI

Questo cerchio dell’Inferno richiama alla mente una gigantesca discarica. I golosi non producono altro che spazzatura ed avanzi. Qui troviamo Ciacco, il Mangione. Il Terzo Cerchio è custodito da Cerbero, il cane a tre teste di Plutone, re degli Inferi. Qui è dove la Terra ricicla le sue risorse. Gli Avari e i Prodighi sono nel cerchio sottostante.

Le rocce Plutoniche prendono il nome da Plutone. Queste sono rocce che provengono dal profondo degli Inferi. Esse contengono pezzettini del mondo esterno. Sono rocce riciclate.

Il riciclaggio è l’opposto del flusso unidirezionale sostenuto dai Primati (i credenti nel mantello primordiale; questo, contrariamente a quanto può sembrare, non è un insulto per chi ha fondato i laboratori geochimici, chiamandoli Laboratorio Lunatico, Centro per l’Alchimia, Centro dell’Evoluzione Umana e con altri nomi di tal fatta).

Riciclaggio

La Terra con il calore diventa fuoco e col freddo ridiventa Terra.
                                  Isaac Newton 1730

La Terra è un gigantesco impianto di riciclaggio. I detriti dell’erosione, le carcasse di organismi marini, le lattine di birra, la cenere vulcanica e la polvere trasportata dal vento, tutto finisce sul fondo del mare ed è trasportato nelle fosse con acque profonde per essere riportato nell’interno della Terra. La maggior parte del sedimento non è subdotta ma è raschiata e resta in quello che viene chiamato il ‘prisma di accrescimento’. Parte di questo viene spremuto fino a formare catene montuose – e la costa della California. Parte viene trascinata più in profondità ed entra nel ‘cuneo di mantello’, ovvero lo spazio compreso tra la lastra e la placca. Questa è la parte del mantello sporca o contaminata. La maggior parte di questi detriti è rigurgitata all’interno dei vulcani intorno all’ ‘anello di fuoco’ e in tutto il Mediterraneo: questi sono vulcani del primo tipo. Una rimanente piccola e sconosciuta parte di detriti accompagna la lastra a profondità maggiori: questa è la parte che, secondo alcuni scienziati della Terra, si ripresenta sotto forma di pennacchi del mantello. Nelle teorie alternative questo materiale riciclato rimane sempre vicino alla parte superiore della Terra e viene raccolto dai primi magmi che risalgono in corrispondenza di nuovi stiramenti o fenditure della litosfera.

Le caratteristiche chimiche dell’acqua di mare e di alcuni sedimenti ereditano l’antica impronta dei continenti. L’aggiunta di un pizzico di questa ‘impurità’ a un magma giovane lo fa sembrare vecchio. Questa ‘vecchiaia’ ha suggerito l’idea che il materiale riciclato debba rimanere per lunghi periodi di tempo nel mantello, circolando forse a grandi profondità, prima di ritornare alla superficie. Il mantello più profondo – il ‘serbatoio del pennacchio’ – è stato chiamato in causa da alcuni come il luogo naturale di invecchiamento per sedimenti riciclati e altri detriti. Il mantello superiore rappresenta un’alternativa come luogo di deposito di lunga durata, se si ipotizza che la sua ‘vecchiaia’ non è ereditata direttamente dai continenti e dai sedimenti, ed è quindi necessaria una zona di stoccaggio a lungo termine. La profondità e la durata del riciclaggio sono quindi questioni fondamentali per districare visioni estreme della dinamica del mantello. Quale guscio costituisce il forziere per le componenti geochimiche dei vulcani delle isole oceaniche? La maggior parte degli scienziati della Terra pensa che sia il guscio più profondo del mantello, cioè quello che circonda il nucleo. Molte prove, tuttavia, sono a favore del fatto che si tratti  della ‘Perisfera’, lo strato ovunque presente, vicino alla superficie e quindi poco profondo: il vestibolo di Dante. I vulcani possono usufruire immediatamente di tale strato e rendere quindi superflue lunghe gallerie di magma che, partendo dai punti caldi, si irradiano in tutto il mantello superiore.

Il riciclaggio immette acqua e altri elementi che abbassano il punto di fusione nel mantello superiore. La subduzione ricicla sedimenti e crosta nel mantello superficiale. Le dorsali in movimento li aspirano gettandoli di nuovo all’esterno. Parti delle placche sono robuste e disidratate, capaci di galleggiare e fluttuare vicino alla superficie per lungo tempo – come zattere. Questi pezzi sono isolati dal “mantello convettivo”, così come lo è la parte più profonda della crosta silicatica(8): serbatoi fluttuanti. Il riciclaggio può ingannare i geochimici.

Greg Hirth e David Kohlstedt di Cornell e Woods Hole hanno stabilito che il mantello anidro (secco) è robusto come il mantello freddo. Quando una roccia si scioglie, sia il basalto che l’acqua vengono rimossi, rendendo il guscio esterno forte. 

Richard Armstrong di Yale e British Columbia negli anni Sessanta ha ipotizzato l’esistenza di un nastro trasportatore responsabile del riciclaggio, l’equivalente chimico delle celle di convezione di Holmes. C’erano prove chimiche che materiale di superficie ritornava nel mantello. I processi di formazione dei continenti e la tettonica delle placche non erano semplicemente un processo a senso unico di estrazione e di fusione della crosta da un mantello primordiale. Armstrong fu ampiamente ignorato: la scuola del mantello primordiale era molto ricca di parole e lo ha battuto. Armstrong morì giovane, ma è stato completamente vendicato. Infatti l’idea del mantello primordiale è andata scemando. La prova iniziale è stata fornita dall’evidenza di riciclaggio, non da evidenze di mantello primordiale. La voglia di trovare la materia primordiale è schiacciante. Nuovi isotopi sono costantemente inseriti nel sacchetto dei trucchi dei geochimici e, inizialmente, ciascuno di essi viene interpretato come nuovo o come prova di eccellenza a favore di un nucleo primordiale del pianeta. Di solito ci vogliono circa tre anni prima che idee alternative vengano verificate. Al momento 3He è l’isotopo magico, la pistola fumante. La parte logica del ragionamento è la seguente: “Alti rapporti 3He/4He implicano alto 3He che implica un serbatoio non degassato che implica il mantello più profondo.” Più avanti impareremo a conoscere l’uso della logica e dei rapporti.

Il riciclaggio è uno dei più importanti concetti sviluppati nello
studio dell’evoluzione della Terra. Questo rende le rocce del mantello facili da fondere e i vulcani più facili da capire. Il riciclaggio può essere il motivo per cui la Terra è così diversa da Marte e Venere e può spiegare perché sulla Terra è attiva la tettonica delle placche. Il riciclaggio sta mantenendo ‘viva’ la Terra.

Il Pianeta del Sismologo

“Poi ho lavorato su un programma per computer, che cercava componenti comuni a tutti questi miti e una trasformazione capace di eliminare le vere impossibilità. A poco a poco ho lavorato su un modello di quello che la Terra poteva essere stata”.
                                            Isaac Asimov
                                            L’Orlo della Fondazione

I sismologi, gli unici scienziati che possono scrutare la Terra in profondità, descrivevano il loro pianeta come una mela, con una pelle e un nucleo. Poi le hanno assegnato le sembianze di una cipolla – molti strati. Il melograno è ancora meglio – una miriade di semi (arilli) circondati da una polpa succosa. In realtà nessun frutto è una buona analogia: la Terra è un frutto ibrido. L’emisfero Pacifico è diverso, andando dall’alto verso il basso, rispetto all’emisfero “continente”. Tutti i continenti una volta erano in un solo emisfero e stavano attorno all’Africa. Un “anello di fuoco” circondava il continente. Il “big bang” geologico, risalente a circa 200 milioni di anni fa, ha disperso i continenti, portando all’apertura  degli oceani Atlantico e Indiano e al restringimento del Pacifico. Per quanto ne sappiamo, non c’erano mai continenti nel bacino del Pacifico, la ciotola rocciosa che contiene le acque dell’Oceano Pacifico. Dante pensava che nell’emisfero acquoso affiorasse solo il Purgatorio. L’anello di fuoco, visto dai continenti, si espandeva, mentre i continenti si separavano. Ora circonda il Pacifico, correndo lungo Oregon, Washington, Alaska, Aleutine, Kamchatka, Giappone, Filippine, Marianne, Nuova Guinea, Tonga, Nuova Zelanda … Sedimenti e crosta, stando sulla sommità di lastre dense, scivolano nel mantello, fondono e danno origine ai vulcani degli archi di isole posti sopra le profonde fosse oceaniche. I sismologi descrivono la loro Terra come asimmetrica, asferica, anarmonica, anisotropa ed anelastica. I geologi e geochimici li ignorano. Per loro la Terra è una roccia o un granello, simmetrica, sferica, armonica, isotropa ed elastica.

Ci vuole molto tempo per comunicare le informazioni da una disciplina all’altra. Per il geochimico la Terra è ancora una cipolla. In effetti, uno dei geochimici più importanti del mondo è Keith O’Nions, già Onions (Cipolle), da Oxford, già da Cambridge. Il suo modello di Terra è nitidamente simile ad una cipolla, un strato “primordiale” profondo sotto uno strato superficiale “degassato”, sottostante, a sua volta, ad una crosta sottile. La crosta superiore svolge un ruolo importante nei modelli inglesi della Terra.

La Zona a Bassa Velocità (Low Velocity Zone – LVZ) nel mantello superiore è una delle prime scoperte della sismologia. Nella maggior parte dell’interno della Terra le velocità delle onde sismiche aumentano con la profondità, come previsto per una roccia che è schiacciata da pressione crescente. Appena sotto la placca o litosfera, tuttavia, la velocità diminuisce. La spiegazione più plausibile per l’entità di tale diminuzione è fornita dalla presenza di magma nella roccia. Il magma è più leggero della roccia circostante, tende a galleggiare, vuole risalire alla superficie della Terra. Qualcosa impedisce la sua risalita.

L’altro luogo dove le velocità sismiche decrescono con il crescere della profondità è la parte superiore del nucleo. Anche il nucleo è in condizioni fisiche superiori al punto di fusione, ma il materiale del nucleo è denso, principalmente composto da ferro, quindi rimane giù.

Il Modello Standard delle Scienze della Terra profonda: Pronostici

“Diamine, certe volte ho creduto fino a sei cose impossibili prima di colazione.”
                          Lewis Carroll
                          La Regina Bianca in Attraverso lo Specchio

La maggior parte delle scienze evolute hanno un Modello Standard, che rappresenta un riassunto del consenso mondiale in quella disciplina. Si tratta di una ipotesi che è, o che dovrebbe essere, continuamente verificata con nuovi dati. Tale modello controlla anche il tipo di esperimenti che si fanno. Fa parte del paradigma. Può anche essere chiamato il dogma centrale.

Il Modello Standard della dinamica e della chimica del mantello, che abbiamo descritto fin qui a spizzichi e bocconi, può essere sintetizzato come segue:

Molto tempo fa …
la crosta si è formata per fuoriuscita dal mantello superiore ed ha lasciato dietro di sé un ‘serbatoio’ impoverito, degassato, che ora è la fonte dei basalti delle dorsali medioceaniche, MORB. Basalti non-MORB [perciò] non possono provenire dal mantello superiore, ma provengono da un serbatoio primordiale non degassato situato nel mantello inferiore. Basalti non-MORB includono anche sedimenti e crosta oceanica, che si sono riciclati dalla superficie fino al mantello profondo. I pennacchi trasferiscono questo materiale primordiale riciclato ai vulcani intraplacca, come le Hawaii e l’Islanda. Il calore proveniente dal nucleo provoca la formazione di stretti pennacchi nello strato di mantello immediatamente sovrastante il nucleo. I gas nobili (He, Ne, Ar …) fuoriescono dal mantello inferiore primordiale non degassato e penetrano nel mantello superiore degassato. Le catene di isole sono causate da pennacchi stazionari presenti nel mantello. Le grandi effusioni di basalto sulla superficie terrestre, basalti continentali e plateau oceanici, sono teste di pennacchio associate con la risalita iniziale di un pennacchio. I punti caldi sono fissi nel mantello e non si muovono l’uno rispetto all’altro. Essi rappresentano una forma di convezione del mantello diversa rispetto a quella responsabile della tettonica delle placche. Il mantello si libera del suo calore tramite la tettonica delle placche. Il nucleo si libera del suo calore tramite pennacchi e punti caldi. Lo spessore della nuova crosta formata nelle dorsali e i ‘punti caldi’ dipendono solo dalla temperatura del mantello. Il mantello è freddo e secco ed ha un punto di fusione elevato. Si scioglie solo quando la litosfera è in tensione e forma dorsali oceaniche oppure laddove pennacchi caldi e profondi sono penetrati nel mantello superiore.

Questa asserzione sul Modello Standard congiunge i due paradigmi regnanti: il pennacchio e il mantello primordiale.

Molti scienziati della Terra sottoscrivono il Modello Standard, soprattutto perché i ‘punti caldi non si muovono’. Richard O’Connell di Harvard ed i suoi colleghi hanno dimostrato che i pennacchi, se esistono, devono muoversi, perché la convezione nel mantello spira su di loro come un vento. Nel 1975 Bill Kaula presso la UCLA ha dimostrato che i punti caldi [riferendosi alle ‘isole oceaniche’] non sono stazionari o immobili l’uno rispetto all’altro più di quanto non lo siano dorsali e fosse oceaniche, che, come è noto, si muovono. Non esiste, quindi, niente di unico a proposito del sistema di riferimento dei punti caldi. La fissità o non fissità degli oggetti chiamati ‘punti caldi’ è irrilevante nell’ipotesi del pennacchio.

 Un’altra previsione connessa all’ipotesi del pennacchio è che, su una determinata placca, le catene insulari debbano essere parallele o concentriche. Al contrario Paul Wessel e Loren Kroenke hanno dimostrato che, nel Pacifico, delle circa 8000 isole ‘punto caldo’ e grandi montagne sottomarine, solo poche decine sono allineate in catene parallele. Molte catene di isole unite a montagne sottomarine si trovano su spaccature preesistenti e molte non seguono i comportamenti previsti. Il non-parallelismo delle catene di isole è un forte colpo contro l’ipotesi del pennacchio ed è una prova a favore dell’ipotesi della fenditura.

Nell’ipotesi del pennacchio ci dovrebbe essere una progressione di età lungo la catena di isole. Nel Pacifico le isole più giovani dovrebbero essere all’estremità SE della catena, come nelle Hawaii. Alcune catene di isole non mostrano la prevista progressione di età e in altre ci sono tre o più vulcani attivi sparsi lungo la catena. Sono stati invocati pennacchi multipli o linee calde per ‘spiegare’ queste discrepanze, ma in realtà in alcune catene le età crescono in due direzioni divergenti dal pennacchio predeterminato. Molti vulcani ridiventano attivi parecchio tempo dopo essersi allontanati dal presunto punto caldo del mantello.

Qui abbiamo quattro previsioni derivanti dall’ipotesi del pennacchio e quattro o cinque spiegazioni specifiche atte a dimostrare la sua discordanza dalle previsioni. Se la litosfera controlla le posizioni dei vulcani, allora tutte queste anomalie hanno senso. Una litosfera incrinata è in grado di controllare i luoghi dove il magma può risalire in superficie, a seconda che la placca sia in compressione o in estensione. Inoltre il magma in grado di galleggiare può effettivamente rompere la placca sovrastante, se questa è sottoposta ad estensione. Alcune delle isole del Pacifico o alcune catene di isole, che non sono parallele alla catena hawaiana, vengono rimosse dalla lista ufficiale dei punti caldi, perché violano le previsioni dell’ipotesi. Non è possibile verificare questa ipotesi. Karl Popper chiama questo modo di procedere ‘immunizzazione’ delle ipotesi.

L’idea che i punti caldi possano costituire un quadro di riferimento, è basata su un elegante articolo di Bernard Minster e Tom Jordan, ex del Caltech e ora a UCSD e USC rispettivamente. Essi hanno preso in considerazione alcune delle catene insulari del Pacifico, quelle di età inferiore a 10 milioni di anni e hanno ipotizzato che i vulcani attualmente attivi fossero punti fissi. Inoltre hanno verificato altri sistemi di riferimento possibili, ma i dati non hanno sostenuto in modo determinante nessuno di essi. Non è mai stato chiaro perché getti di liquidi caldi non debbano essere influenzati da placche e correnti di convezione in movimento. Le lastre fredde e robuste sembrerebbero una scelta migliore come sistema di riferimento e, di fatto, Bill Kaula ha dimostrato che le lastre erano una buona cornice di riferimento. Nel mantello sono àncore spesse o mattoni. In ogni caso queste giovani catene vulcaniche, interpretate come tracce di punti caldi fissi alla loro estremità, hanno indicato che la placca del Pacifico si stava muovendo verso nord-ovest con la velocità di circa 10 centimetri all’anno. Paul Wessel e Loren Kroenke hanno dimostrato, utilizzando le stesse ipotesi, che, durante la maggior parte degli ultimi 10 milioni di anni, la placca del Pacifico si è mossa verso nord e non verso nord-ovest. Ma proprio la direzione nord-ovest era alla base della ipotesi del pennacchio di Wilson e Morgan. Per la maggior parte delle migliaia di montagne sottomarine e isole del Pacifico era necessaria un’altra spiegazione. Quindi la fede nei pennacchi è una chimera. Le ragioni della fede sono scomparse. I vulcani attivi non sono solo alle estremità delle catene vulcaniche, ma sono anche lungo la catena; si muovono l’uno rispetto all’altro; le catene di isole non sono parallele e non definiscono un sistema di riferimento più fondamentale o fisso di quello delle lastre; non vi è alcun motivo per cui i punti caldi siano fissi; altre valutazioni dei moti delle placche non concordano con quelle ottenute col metodo del punto caldo. Utilizzando come riferimento diversi punti caldi, le direzioni risultanti del moto possono rivelarsi molto diverse. La maggior parte dei punti caldi non può essere utilizzata nel modo più assoluto.

Ci sono sempre state spiegazioni alternative per le catene vulcaniche del Pacifico: i ‘rotoli’ convettivi nel mantello superficiale di Frank Richter e le fenditure di Jackson e Shaw. Inoltre un grande vulcano può deprimere e rompere la placca e lasciare risalire magma a formare un nuovo vulcano. In queste ipotesi ci può essere la progressione dell’età dei vulcani lungo una catena, ma i vulcani più anziani possono continuare ad eruttare, mentre se ne sta formando uno nuovo, e ci possono essere molti vulcani attivi lungo una stessa catena. Un vulcano può essere attivo, anche se si allontana dal pennacchio di riferimento. Questa elegante ipotesi è stata abbandonata, perché non ha spiegato la fissità dei punti caldi o la fonte del magma. Ora sappiamo che i punti caldi non sono fissi e che il magma si può trovare facilmente. L’ipotesi del pennacchio si basa su almeno due errori e una o due argomentazioni fittizie, ma la fede resiste.

Molte delle cinture vulcaniche nei continenti si trovano in luoghi in cui vi è stato vulcanismo ripetuto episodicamente per miliardi di anni. Nei continenti sono presenti siti privilegiati per i vulcani e ciò segnala il ruolo di controllo esercitato dalla placca litosferica. Se non ci sono punti caldi fissi nel mantello e le placche si stanno muovendo, non c’è motivo, per il vulcanismo nei continenti, di preferire sempre le stesse posizioni, a meno che la litosfera in questi luoghi non controlli la risalita del magma. I giganteschi altipiani sottomarini negli oceani Atlantico e Indiano si formarono e rimasero circa 1000 chilometri al largo del Nord America, Sud America e Africa. E’ il bordo del continente che controlla le loro posizioni.

Quando Pangea iniziò a stirarsi, come se si preparasse a suddividersi, c’era vulcanismo in tutta l’Africa e lungo i bordi dei nuovi continenti. Il vecchio mondo si stava allontanando e il magma ha approfittato di ogni apertura. Stretti pennacchi non potevano gestire tutto questo vulcanismo sparso su gran parte del mondo conosciuto. Una placca incrinata e indebolita, che galleggia su una magmasfera, è il quadro naturale che emerge, con magma che, con scaltrezza, risale verso ogni crepa o giuntura. L’architettura litosferica creò un sistema di drenaggio inverso e fiumi di magma fluivano sotto l’Africa e lungo il neonato Atlantico. L’estensione del vulcanismo conferma la presenza di una magmasfera e il ruolo nella localizzazione dei vulcani dell’architettura e dello stiramento della litosfera.

Alcune catene vulcaniche del Pacifico hanno avuto origine in corrispondenza di una dorsale in espansione, dove la litosfera è stiracchiata e il magma risale alla superficie. Alcuni di questi vulcani sono stati ripetutamente attivi, mentre la placca si allontanava dalla dorsale. Gli stessi vulcani sono usati più e più volte come condotti per il magma proveniente dalla magmasfera. Marcia McNutt del Monterey Bay Aquarium Research Institute e William Dickinson della University of Arizona hanno dimostrato che le catene vulcaniche del Pacifico meridionale sono spaccature (cracks), non tracce (tracks). La tensione litosferica controlla quando e come i vulcani debbano eruttare. Causa ed effetto sono stati confusi. Estensione, stiramento, tensione sono parole che descrivono lo stato di sforzo in cui si può trovare la litosfera. Questo stato è il risultato dell’azione sulla placca di forze tali da permettere il vulcanismo.

Come abbiamo visto, l’ipotesi del pennacchio non può essere falsificata ovvero sottoposta a verifica. Si tratta di un concetto malleabile. La prova che contraddice l’ipotesi e la rende inutile, è usata come prova per ulteriori proprietà insospettate ed impreviste di pennacchi caldi provenienti dal confine nucleo-mantello. Sono stati proposti superpennacchi sotto l’Africa, con supertentacoli che raggiungono il Canada e l’Europa centrale, partendo da un punto caldo situato al largo della costa africana. Nell’ipotesi del pennacchio tutto ciò è stato chiamato ‘un coraggioso nuovo sviluppo’. Questo genio è troppo grande per metterlo di nuovo nella bottiglia!

genio 1. Una creatura soprannaturale che esegue gli ordini di qualcuno. 

  1. Variante di jinni, jinn, djinny, fatina dei denti.

Lewis Carroll, come al solito, fornisce alcuni ottimi consigli, non solo per le bambine, ma anche per i Lettori di libri di testo.

” La prossima volta non avere tanta fretta di credere – Io ti
dirò perché – Se sei disposta a credere a tutto, stancherai i muscoli
della tua mente e poi sarai così debole, da non essere in grado di
credere alla più semplice cosa vera.”
                           Lewis Carroll
                          (in una lettera a Mary Macdonald)

Questo saggio consiglio è stato perpetuato nel motto della Royal Society “Nullius in Verba”(9), che significa “(Non dar fiducia) alle Parole di Nessuno”.

Il Reverendo Charles Dodgson era un filosofo e un matematico, anche se di solito è ricordato come romanziere. Bisogna faticare per estrarre la saggezza di questo Professore di Oxford dai suoi scritti. E le sue frecciate ai suoi colleghi. E scoprire che egli è anche Lewis Carroll.

*    *    *

Dialogo

ALICE Questo è un mondo strano. Tutto appare come un castello di carte.

REGINA di CUORI Cosa c’è che non va?

ALICE Voglio dire, sembra che tu puoi dire tutto quello che vuoi, invece di dire ciò che vedi.

DOROTHY Non è certo il Kansas! Sembra che questo mondo sia governato da Maghi e congetture di treccioluti spaventapasseri.

SPAVENTAPASSERI Chiedo scusa!

DOROTHY Voglio dire, un tempo si pensavano vere tante cose, ma ora non lo sono, tuttavia nessuno ha cambiato idea su nulla.

ALICE Vuoi dire come il gatto del Cheshire? Una volta ho pensato di aver visto su un albero un gatto ghignante, ma poi ho guardato di nuovo ed era sparito. Ma io credo ancora nel gatto.

BRUNO Sì. Una volta ho pensato di essere il Papa, ma era solo una saponetta screziata(10).

DOROTHY Il Mago ci ha detto che le isole non si muovono e che la Terra è fredda e che l’essenza primordiale viene su dai vulcani. Ora veniamo a sapere che i vulcani saltano qua e là e che la roccia calda può risalire da qualunque parte e che l’essenza primordiale è in realtà sabbia e pezzi di detriti! Sono così confusa.

SPAVENTAPASSERI Mi piace la mia idea del mondo. Sono così orgoglioso che esista una “ipotesi dello Spaventapasseri(11)”, alla quale io ho dato il nome!

ALICE Beh, non mi interessa. Quando ero piccola credevo in cose strane, ma quando ho imparato qualcosa di nuovo a scuola, ho lasciato perdere queste idee strane.

REGINA di CUORI Non insegnano il ‘creazionismo’ in Kansas?

DOROTHY E’ bene credere in vecchie idee familiari. Sai, puoi anche imparare troppo. Credo nel Mago.

VIRGILIO La strada verso l’alto per il Paradiso Terrestre non è lastricata di mattoni gialli.

Humpty Dumpty

“Si trattava di sapere infatti, se le metafore, e i giochi di parole, e gli enigmi, che pure paiono immaginati dai poeti per puro diletto, non inducano a speculare sulle cose in un modo nuovo e sorprendente, e io dicevo che anche questa è una virtù che si richiede al saggio … ”
                                              Umberto Eco
                                              Il Nome della Rosa

Generalmente non si comprende che Humpty Dumpty è un esempio di etica pagana. Il reverendo Charles Dodgson, come noto, era un Professore di Oxford. In Alice si può scorgere un’occulta storia delle controversie religiose dell’Inghilterra vittoriana. Il vasetto di marmellata di arance, per esempio, è un simbolo del Protestantesimo (Guglielmo d’Orange). La psicoanalisi ha rivelato il significato dei sogni di Alice: cosa vuol dire cadere in una tana di coniglio o rannicchiarsi in una piccola casa con un piede su per il camino.

Humpty è, naturalmente, il simbolo del grande uovo cosmico primordiale, la cui caduta allude alla caduta di Lucifero e alla caduta dell’uomo, una leggenda che si può far risalire all’epoca pre-Cristiana.

Il muro rappresenta il confine tra Ignoranza e Superbia. Humpty Dumpty è sicuro di non cadere o di non avere mai torto.

“Perché te ne stai qui tutto solo?” chiese Alice.

“Diamine, perché con me non c’è nessuno!”, gridò Humpty Dumpty. 

Questa è un’evidente allusione al fatto che esiste l’uovo primordiale formato all’inizio della creazione.

“… per mostrarti che io non sono superbo, puoi anche stringermi la mano!” disse Humpty Dumpty.

Questo indica l’imminente caduta del genere umano e la superbia che precede la caduta.

Humpty Dumpty, controllando le addizioni di Alice disse:

“Sembrano fatte bene …”. 

“Ma tieni il quaderno a rovescio!” interruppe Alice.

Humpty Dumpty è un filosofo e filologo. Questa è un’allusione ai docenti di Oxford che sono analfabeti in matematica. Sottende anche una sottile allusione nei confronti degli scienziati di Oxford, che hanno una visione del mondo non-matematica, rovesciata.

“Quando io uso una parola, la parola significa quello che io voglio farla significare … “, disse Humpty Dumpty in tono non privo di disprezzo.

Qui è chiaro il punto di vista noto nel Medioevo come nominalismo: i termini universali non sono altro che flatus vocis, espressioni verbali. Questo punto di vista è stato difeso da Guglielmo di Occam. I termini usati dagli alchimisti, Primordiale, Mantello Inferiore, Non degassato, Mantello Superiore sono termini di questo tipo e anche oggi sono comuni a Oxford.

” ‘Tortellare’ vuol dire andare in giro torno torno … ‘trivellare’ vuol dire fare dei buchi come un succhiello”, disse Humpty Dumpty.

Questa è una allusione evidente alle “spirali” e ai “vortici” che si formano nel mantello ai margini dei continenti e delle altre discontinuità litosferiche, un’anticipazione dell’ipotesi EDGE (Edge Driven Gyres and Eddies – Vortici e spirali guidati dai margini continentali) che spiega le Grandi Province Ignee (Large Igneous Provinces – LIP) che si trovano ai bordi di cratoni e continenti e sono prodotte da gradienti laterali di temperatura nel mantello, piuttosto che da pennacchi caldi.

“Tutti i cavalli del Re e tutti gli uomini del Re …” è un riferimento al destino di un paradigma caduto e all’assenza di interesse della Casa regnante inglese per il declino di un Professore di Oxford. Una spiegazione alternativa, appoggiata da alcuni studiosi, è che, in Scozia, era stato sciolto il Kings College Polo Team.

Humpty Dumpty, proprio come la Terra, perde succhi vitali attraverso un guscio incrinato, non a causa di un impulso improvviso trasmesso tramite un tubo da una pompa oppure da un demone di Maxwell.

Fortunatamente il linguaggio metaforico di Humpty Dumpty è trasparente e si può facilmente vedere il simbolismo del Muro, la Caduta, il BORDO (EDGE) del Muro e il Guscio Incrinato. Non abbiamo modo di sapere, ovviamente, se erano Superbia o Ignoranza alla base del castigo per Humpty Dumpty, né il Paradigma dell’Uovo Primordiale.

*    *    *

Glossario

Archons – le radici fredde di cratoni antichi dell’Archeano, le carene dei continenti galleggianti.

Archeano – il più antico periodo geologico, 2500-3800 milioni di anni (Ma) fa.

Adeano – il periodo della Storia della Terra che precede la formazione delle rocce, èra pre-geologica.

elio – uno dei gas più leggeri e più rari nella Terra, scoperto per la prima volta nello spettro del Sole.

eliosfera – uno strato ipotetico, nel profondo della Terra, ricco di elio primordiale (mito) 

Humpty Dumpty – un famoso filosofo vittoriano, un grande uovo.

inerte – non reagisce chimicamente. I gas rari o nobili sono inerti

mantello inferiore – la regione della Terra tra i 1000 chilometri di profondità e il confine nucleo-mantello (sismologia) che si trova ad una profondità media di circa 2900 km. La regione del mantello sottostante il passaggio di fase presente a circa 650 km di profondità, dotata di proprietà mistiche; la mitica Prima facies (alchimia) 

serbatoio – un luogo di deposito, un pozzo. Sulla superficie della Terra è spesso una grande piscina di acqua stagnante maleodorante, che occupa quello che era un bellissimo canyon. E’ lecito pensare che i serbatoi ipotizzati nel profondo della Terra, quali depositi di elementi per i vulcani, non abbiano più attrattiva per i turisti come Dante.

volatile – evapora facilmente, diventa un gas a bassa temperatura.

Paradiso

Il Sole (Elios) è la quarta sfera del Paradiso. Nella cosmologia di Dante Elios è un pianeta, tra Venere e Marte, tutti e tre in orbita intorno alla Terra. Nell’allegoria questa è la sfera della Prudenza ed è occupata dai Maestri di Saggezza. Le sfere erano mosse dagli angeli. Quanti ne fossero e di quale grado, è stato oggetto di molte dispute. Nella quarta sfera, giustamente, c’è una duplice corona: la prima di filosofi-teologi, la seconda di teologi-mistici.

Dante iniziò il suo viaggio attraverso i Cieli a mezzogiorno, il momento dell’Ascensione di Cristo. Il sole era nella costellazione dell’Ariete, come lo era all’alba della creazione.

Ascensione è un’isola vulcanica nell’Atlantico. Alcuni la definiscono la parte superiore di un pennacchio. E’ su una fenditura che attraversa l’oceano.

I nomi di molte isole oceaniche derivano da festività e riunioni di famiglia: Natale, Pasqua, Ascensione, Sandwich, Cook, Riunione…

NOTE:

6. Forte corrente marina costiera.
7. G. Galilei, Dialogo sui Massimi Sistemi, Tomo I, Giornata prima.
8. I silicati sono i minerali più comuni della crosta
9. Orazio Epistole I 1; Nulliusinverba, nome di un asteroide.
10. L. Carroll, “Sylvie e Bruno”.
11. L’ipotesi dell’ “uomo di paglia” come argomento capzioso e pretestuoso.

Puntata 1: Dante Alighieri: un testo inedito potrebbe svelare un ‘segreto’ nascosto della Divina Commedia

Puntata 2: Dante Alighieri, Marco Polo e il ‘segreto nascosto’ nella Divina Commedia: quando letteratura e geofisica si incontrano

Puntata 3: Dante Alighieri e Alice nel Paese delle Meraviglie: la Divina Commedia riletta tra letteratura, fiabe e geofisica

Puntata 4: La Selva Oscura dell’errore e il Pianeta Patchwork: prosegue il viaggio geo-letterario nella Commedia di Dante

Puntata 5: Dante Alighieri, viaggio nella Divina Commedia: la creazione tra mito, scienza e religione

Puntata 6: Dante, la Terra, la Scienza e Don Vito Corleone: quando il viaggio nella Divina Commedia arriva fino ai tempi moderni

Puntata 7: Da Neruda ne ‘Il Postino’ alla Cosmologia, passando per il monte Olimpo: l’Italia di Dante in una morsa geologica

Puntata 8: Il vento, il terremoto e i vulcani: la Divina Commedia di Dante e i suoi incredibili risvolti sismologici e scientifici

Puntata 9: Il vecchio caldo pianeta e l’isola volante di Gulliver: quando la Commedia di Dante diventa un viaggio (fanta)scientifico

Puntata 10: Ma lo sai su che pianeta vivi? La nascita della sismologia moderna e l’Inferno di Dante Alighieri

Puntata 11: La Creazione, la Terra e la sua formazione, l’Inferno di Dante Alighieri: qual è il nesso?

Puntata 12: Satana cadendo dal cielo raggiunge il centro della Terra, creando per reazione il monte Purgatorio: Dante Alighieri tra geologia e religione

Puntata 13: La Terra è un sistema sopra-sotto o sotto-sopra? Le scoperte, tra filosofia e scienza, attraverso il Mago di Oz e la Divina Commedia

Puntata 14: Dante e la Terra Primordiale: la Divina Commedia, le montagne sottomarine e i giganti

Puntata 15: Il linguaggio della scienza dalla Torre di Babele alla Divina Commedia, dai Giganti a Dante Alighieri

Puntata 16: La deriva dei continenti e Alice nel Paese delle Meraviglie: quando studiando Dante si arriva oltre

Puntata 17: Gli eretici, i terremoti e la geologia: quando la Commedia di Dante diventa un ‘saggio’ scientifico

Puntata 18: Dante, la cupola della cattedrale di Firenze e le placche tettoniche: tutto crolla se sottoposto a tensione

Puntata 19: Satana e la tettonica dei cubetti di ghiaccio: quando la Commedia di Dante Alighieri diventa un manuale di vita

Puntata 20: La Terra è troppo complicata per essere capita da un solo gruppo di persone: la Scienza tra santi e peccatori

Puntata 21: “Colate di fango, boschi in fiamme, erosione costiera, terremoti: la California merita ciò che riceve”: fisica e geologia da Salomone a Dante

Puntata 22: A Qualcuno Piace Caldo: il pianeta Terra attraverso la Commedia di Dante Alighieri