Il pennacchio Fenice
Le nostre estrapolazioni … indicano che ci sarà 1.000.000 di punti caldi entro il 2000. Speriamo che qualcuno dimostri che i punti caldi non esistono, prima che sia troppo tardi.
Holden e Vogt (1977)
Il 2000 è ormai arrivato. Ci possono essere veramente circa un milione di vulcani inattivi sul fondo del mare. Alla fine del 1999 Bruce Malamud e Don Turcotte derivarono un’equazione che predisse la presenza di 5242 pennacchi ovvero di uno ogni 311 km. Ogni pennacchio proveniente dal nucleo produrrebbe circa 200 montagne marine. I dati usati erano in accordo sia con l’ipotesi crepa o frattura sia con processi di convezione superficiale di piccole dimensioni, ma è stata previlegiata la spiegazione del pennacchio, perché è ampiamente accettata. Questo è il richiamo all’autorità e all’opinione comune contro cui i filosofi ci hanno messo in guardia. E’ difficile prendere l’altra estremità del bastone, se i tuoi amici ti gironzolano attorno stringendo le estremità sbagliate dei loro bastoni.
L’ipotesi del pennacchio non ha avuto un parto facile. Un articolo intitolato “Mantle Plumes Get Cool Reception”(13) nel numero di Nature del maggio 1973 ha riassunto le opinioni prevalenti in una riunione della Royal Astronomical Society. “Non ci credo nemmeno io, Harold,” fu il modo in cui il professor Keith Runcorn confortò un incredulo Sir Harold Jeffreys. Runcorn fu uno dei padri della mobilità continentale e Jeffreys era, per principio, il suo principale avversario. Il loro scetticismo fu condiviso da quasi tutti i presenti. Il professor Jack Jacobs commentò “forse ci stiamo preoccupando di qualcosa che non esiste.” David Tozer osservò che il numero di “pennacchi” aveva mostrato la stessa tendenza ad aumentare con il tempo, come accadde in passato per le “streghe”. Lamentava il fatto che non vi fosse alcuna definizione congrua di un “pennacchio” e aveva l’impressione che il concetto fosse applicato per spiegare praticamente tutto. Avrebbe potuto dire la stessa cosa oggi. Poco dopo Frank Richter sviluppò una teoria per la convezione di piccole dimensioni nel mantello – involtini e germogli Richter – guidata dalle placche, teoria in grado di spiegare le catene lineari di isole, senza invocare pennacchi profondi del mantello. Le idee convenzionali dei geologi su faglie, sforzo e vulcani, unitamente alle idee di Richter, sembrarono in grado di spiegare meglio il vulcanismo rispetto all’idea del pennacchio. John Elder scrisse un intero libro, Nelle Viscere della Terra, dimostrando che i continenti potrebbero generare ai propri bordi strutture simili a un pennacchio oppure a germogli e che quindi i continenti stessi potrebbero vagabondare in maniera autosufficiente. L’idea è stata etichettata come l’ipotesi EDGE, Edge Driven Gyres and Eddies. Questa è una forma di convezione di piccole dimensioni, che avviene nelle regioni superiori dell’interno della Terra, la regione dell’Incontinenza, ben al di sopra dell’Abisso.
L’ipotesi del pennacchio ha avuto due vite. E’ iniziata nei primi anni Settanta, quando Jason Morgan a Princeton ha fatto la prima proposta, fornendo una possibile spiegazione per i punti caldi fissi di J. Tuzo Wilson. I punti caldi erano fissi, in quanto causati da pennacchi fissi. L’articolo scientifico di Morgan utilizzò Hawaii come esempio di pennacchio e calcolò quante Hawaiis ci sarebbero dovute essere e quanto basalto e calore avrebbero dovuto fornire perché questa ipotesi fosse percorribile. Queste previsioni, una per una, si rivelarono false, ma c’è voluto un po’ di tempo. Nel frattempo i pennacchi proliferarono rapidamente, crescendo da 20 a oltre 200. A un certo punto, in pratica, ogni vulcano del mondo è stato etichettato come pennacchio, con il suo cordone ombelicale esteso nelle profondità della Terra Rigida. Ironia della sorte, Wilson aveva in mente processi di convezione poco profonda nell’astenosfera e pensava che la Terra profonda non fluisse.
Anche altre previsioni si rivelarono erronee. Si pensava che le giunzioni triple fossero state causate dall’affioramento di pennacchi, mentre è stato dimostrato che precedevano il magmatismo e che alcuni rami delle giunzioni stesse si estendevano verso il presunto pennacchio. La risalita magmatica era un risultato, non una causa. Di regola non fu osservato nessun sollevamento. La litosfera sottostante alcuni punti caldi era spessa e fredda, non sottile e calda. Non furono osservate anomalie del flusso di calore e il vulcanismo si era sviluppato per migliaia di chilometri, non per 20-200 km. Tutto questo sembrava normale convezione di grandi dimensioni, modulata da tettonica delle placche, con placche imperfette.
Sono stati scritti articoli scientifici vòlti a dimostrare che nella Terra non erano previsti stretti pennacchi termici e che pennacchi chimici, non necessariamente caldi, potevano anche risalire attraverso il mantello. Henri Claude Nataf ha dimostrato che la convezione nel mantello e la tettonica delle placche avrebbero distrutto i pennacchi o impedito la loro formazione. Altri hanno sostenuto che le posizioni dei vulcani sono controllate dall’architettura litosferica e non dal confine nucleo-mantello.
Henry (Bill) Menard dello Scripps Institution of Oceanography ha suggerito l’ipotesi che ci fossero dossi in fondo all’astenosfera. Quando le placche passavano sopra questi dossi, la litosfera si sarebbe sollevata e fessurata ed è proprio quello il luogo in cui si formerebbero catene vulcaniche come le Hawaii. Brad Hager di Caltech ha dimostrato che le anomalie profonde di densità nella Terra potrebbero innalzare l’astenosfera e la superficie terrestre. Un mantello inferiore caldo si espanderebbe e solleverebbe la parte inferiore dell’astenosfera, anche se nessun materiale di mantello inferiore è mai salito in superficie. Questa è la forza di Newton in azione.
La stessa fisica (forza di Newton) permette ai satelliti di mappare la topografia nascosta sotto l’oceano. I satelliti mappano piccole colline e valli presenti nella superficie del fondale marino. Monti sul fondo del mare attirano l’acqua e producono piccole colline di acqua. Gli scienziati hanno imparato a trasformare in montagne cumuli di terra su una tana di talpa! Questo processo persiste, anche se il mantello è stratificato e le regioni profonde, anche quando in grado di galleggiare, non raggiungono mai la superficie.
Don Turcotte di Cornell e Ron Oxburgh di Cambridge in Inghilterra, ora Sir Ronald Oxburgh, hanno suggerito che, al passaggio della placca del Pacifico attraverso l’equatore, il rigonfiamento equatoriale avrebbe causato estensione della placca, consentendo la formazione di catene vulcaniche. Questa è stata una ipotesi sforzo– fenditura.
Dale Jackson e Herb Shaw avevano già sostenuto con forza che il vulcanismo nel Pacifico è stato causato da sforzi nella placca. Dove si ruppe la placca, lì ci furono vulcani.
Il colpo di grazia all’ipotesi del pennacchio è stato assestato nel 1978 da Lynn Sykes della Columbia University. Egli ha dato prova che molte delle cosiddette impronte dei punti caldi erano in realtà zone di frattura, che si sono formate mentre la Pangea si stava fratturando e diede prova inoltre che queste zone hanno impresso se stesse sul tessuto del fondo marino. Quando i continenti attorno all’Atlantico si sono raggruppati dando origine alla Pangea, le zone di frattura e quelle sismiche, alcune anche con vulcani, si sono allineate. Le strisce magnetiche cambiano direzione in queste zone di frattura. Non erano ‘tracce di punti caldi’, erano crepe. Non avevano niente a che fare con le parti più profonde della Terra.
William Kaula dell’UCLA ha dimostrato che i punti caldi non erano particolarmente fermi, né particolarmente caldi. Fosse e dorsali oceaniche, anche se si sapeva che erano mobili, erano considerate altrettanto fisse quanto i punti caldi. La ‘coda’ non ha dimenato il cane! Anche Peter Molnar e Joann Stock hanno dimostrato che le isole vulcaniche non erano statiche, non erano fissate al mantello. Il ‘materiale primordiale’ nei basalti delle isole si è rivelato sedimento riciclato. L’ipotesi del pennacchio sembrava prossima a morire.
Kevin Burke di SUNY ad Albany e Peter Vogt della Marina degli Stati Uniti hanno iniziato a depennare i punti caldi dai loro elenchi. Erano i più vivaci cercatori di punti caldi. A dozzine sono scomparsi in Asia da un momento all’altro. E’ stato dimostrato che Bermuda, il gioiello della corona dei punti caldi atlantici (insieme a Islanda), era un effetto di bordo continentale. Sono state trovate discrepanze nelle cosiddette progressioni di età. E’ stato dimostrato che alcuni altipiani di punti caldi sono mini-continenti. Sono state esplorate le idee di spaccature e cambiamenti nello sforzo, difetti sottili nella litosfera e convezione ai bordi dei continenti. Ci sono state sequele di ipotesi da esaminare. L’ipotesi del pennacchio non stava andando molto bene ed è diventata una fra le tante varietà di possibili meccanismi per la generazione di allineamenti di vulcani o di province ignee nei continenti. Le ipotesi erano in fase di sperimentazione.
Ci sono zone di sismicità e di rocce ignee nel Nord dell’America orientale, che sembrano essere correlate a sistemi di fratture antiche e all’apertura dell’Oceano Atlantico. Più di recente sono diventate uno dei primi esempi di una connessione tra LIP (Grandi Province Ignee) e impronte di punti caldi. Le Monteregian Hills a Montreal (LIP) e la catena White Mountains-New England Seamount sono state utilizzate per sostenere l’esistenza di pennacchi ed impronte di pennacchi, mentre province ignee lontane sono state utilizzate per suffragare la tesi del trasporto laterale, sotto la placca, a lunga distanza dai pennacchi.
Una buona ipotesi può resistere, quando è confrontata con altre. Per una singola osservazione un buon articolo scientifico conterrà sempre molte o diverse spiegazioni possibili e le controllerà una per una.
In un articolo scientifico del 1978 Fletcher, Sbar e Sykes si sono fatti carico di verificare l’ipotesi del pennacchio per le rocce ignee nel New England e nel Canada orientale. Hanno considerato le progressioni di età del vulcanismo e la relazione con una possibile impronta di punto caldo, la catena New England Seamount, che si estende lontano nell’Oceano Atlantico.
Hanno verificato il modello punto caldo di Morgan. Le progressioni di età non si adattavano all’ipotesi e quindi hanno escluso tale modello. Molti documenti successivi, in particolare dal Connecticut, da parte di Gregory McHone, che abita nei pressi delle Montagne Bianche, hanno confermato questo fallimento dell’ipotesi del pennacchio per le rocce del New England-Nord Atlantico. La ‘pista del pennacchio’ è in realtà la già mappata Kelvin Fracture Zone, un continente lontano, un fatto sconosciuto ai teorici in California, che proprio lì hanno messo un pennacchio. La maggior parte delle impronte di pennacchio è stata inventata da teorici che vivono dall’altra parte del mondo. I geologi locali o chi, di vulcani, ne sapeva di più, hanno riconosciuto le spaccature e la complessità della storia. Anche Kevin Burke e Peter Vogt, che hanno compilato i cataloghi più ambiziosi di possibili pennacchi, sono scettici all’idea di impronte di pennacchi nelle zone che conoscono meglio – Africa e Bermuda. I teorici sono stati più prolifici nel proporre pennacchi nel Pacifico, ma Bill Dickinson, Marcia McNutt e Paul Wessel, esperti del settore, sono scettici su molti di questi. Sono zone fessurate, wetspots, vulcani riattivati, punti di sforzo … I pennacchi sembra che possano esistere solo nelle aree poco studiate.
Fletcher ed Amici hanno anche verificato l’idea di Le Pichon e Hayes, secondo cui una zona di frattura tra le due parti del continente ha iniziato ad aprirsi quando i continenti si sono reciprocamente svincolati. Questa è l’ipotesi ‘faglie trasformi permeabili’. Tale meccanismo è uno dei migliori disponibili, per consentire la riorganizzazione delle placche. Quando il sud dell’America iniziò a ruotare, allontanandosi dall’Africa, il suo movimento fu limitato dallo sfregamento contro l’Africa, ma non appena si liberò dall’Africa, riuscì a muoversi in modo diverso. Questo accadde circa 80 milioni di anni (Ma) or sono, un’epoca di riorganizzazione globale delle placche e di magmatismo. Molte faglie o faglie trasformi, in cui il movimento era stato in precedenza uno degli scorrimenti laterali, iniziarono ad aprirsi, permettendo la formazione di vulcani oppure cominciarono a chiudersi, producendo catene montuose. Per molte catene montuose lineari vale questa spiegazione. Attualmente per le catene magmatiche lineari viene spesso fornita una spiegazione diversa (code di pennacchi). Tanto è vero che esse ora sono chiamate code di pennacchio, non catene di montagne sottomarine o faglie trasformi permeabili.
Quando, 80 Ma fa, il sud dell’America si staccò dall’Africa ed ebbe la possibilità di muoversi più velocemente verso nord, anche altre placche si sono riorganizzate – hanno dovuto farlo – e questi processi sono stati associati all’avvio e all’arresto di vulcanismo e crescita di montagne in tutto il mondo. E’ difficile cambiare rapidamente le forze motrici della tettonica delle placche, ma è facile cambiare la direzione delle forze di resistenza, come la forza di attrito tra America del Sud e Africa.
E’ stata poi verificata una terza possibilità – il concetto di aulacogeno di Burke e Dewey. ‘Aulacogeno’ è una parola di fantasia, per indicare un’ipotetica tripla giunzione, dorsale-dorsale-dorsale, formata su un pennacchio di mantello che risale e che continua a diffondersi su due dei rami, ma sul terzo non ci riesce, diventando un ‘aulacogeno’ (generatore di solchi). Una giunzione tripla assomiglia al simbolo della Mercedes®. L’idea è che i pennacchi sollevano e rompono i continenti, piuttosto che i continenti siano allontanati gli uni dagli altri da altre forze associate alla normale tettonica delle placche. Questa idea ha fallito, perché le ‘braccia del pennacchio’ si disponevano, in realtà, lungo vecchie zone di faglia riattivate oppure lungo suture. Così l’idea del pennacchio, pur avendo avuto due occasioni, ricevette poco supporto. Calcoli successivi hanno dimostrato che i pennacchi non potevano sollevare la litosfera, tanto da romperla e formare una giunzione tripla.
La quarta idea esaminata era che il magmatismo, utilizzando la tessitura preesistente nei continenti, fosse associato agli sforzi connessi alla rottura dei continenti.
Gli autori avevano Molteplici Ipotesi di Lavoro. Hanno verificato ognuna di esse con i dati e hanno concluso che alcune avrebbero potuto essere eliminate, ma che occorrevano più dati per verificare le altre. I dati, in quel momento, sembravano suggerire un controllo litosferico, piuttosto che un controllo del mantello o un controllo termico. Il lavoro successivo di Greg McHone ha confermato questo punto di vista. La catena New England Seamount è situata lungo la zona di frattura Kelvin. Non c’è progressione di età. Si tratta di un altro caso in cui una fenditura controlla la posizione dei vulcani.
Alla fine degli anni Settanta la semplice, verificabile ipotesi del pennacchio era stata completamente falsificata. L’ipotesi del pennacchio era morta. Del tutto morta.
Reincarnazione
L’idea del pennacchio languì per un po’. Ma poi la gente iniziò a dimenticare le idee alternative di Sykes, Menard, Richter, Elder, Jackson, Shaw, Turcotte, Oxburgh, Kaula e Le Pichon e dimenticarono che i pennacchi avevano ricevuto molti colpi mortali. Tutte le previsioni dell’ipotesi del pennacchio erano state falsificate. I geologi dimenticarono che la temperatura della Terra è tale per cui il calore del nucleo non è necessario per alimentare i vulcani. Dimenticarono la magmasfera.
Sia nei laboratori che nei computer il lavoro continuava a svolgersi in analogia con la pentola-sulla-stufa. Ma i risultati erano sempre gli stessi. Questo tipo di convezione provoca ampie risalite instabili, non gli stretti pennacchi simili a correnti a getto, che erano stati proposti. I fluidodinamici non potevano riprodurre le illustrazioni dei libri di testo, né potevano fare qualcosa di somigliante a strette catene di isole.
Peter Olson, della Johns Hopkins University di Baltimora, pensò che avrebbe potuto ovviare alle obiezioni di Nataf, se fosse riuscito a confinare, con una membrana di seta, il fluido caldo alla base della pentola riscaldata. Il liquido nella pentola avrebbe potuto innescare la convezione, ma l’acqua sul fondo sarebbe diventata sempre più calda, sotto il coperchio di seta. Se la membrana fosse stata perforata da un ago, il fluido surriscaldato sarebbe risalito sotto forma di un fungo spettacolare. Un pennacchio era stato fatto in laboratorio! Purtroppo nessuno riusciva a concepire come un fluido caldo potesse essere confinato alla base del mantello e come la natura escogitasse di forare l’ipotetica membrana. La puntura corrisponde ad una singolarità iniziale, cosa da cui i fisici cercano di stare lontani. Si potrebbe inventare o introdurre una singolarità iniziale, introducendo, ad esempio, una goccia calda di liquido denso sul fondo di un serbatoio, per vedere cosa succede, ma la teoria non è completa fino a quando si spiega la singolarità. In una pentola-sulla-stufa, per esempio, il fluido si riscalda lentamente e l’instabilità termica si sviluppa lentamente. Non può essere riscaldata istantaneamente a temperature arbitrariamente alte. E, come ha mostrato Nataf, il liquido nel serbatoio spazzerà via il pennacchio emergente, prima che lo stesso abbia la possibilità di crescere.
Nel 1990, in Australia, è stato usato un ago ipodermico per iniettare un fluido caldo nel fondo di un serbatoio statico di fluido freddo. Le fotografie di questo fluido caldo con la testa sferica e la coda stretta hanno attratto l’immaginazione degli scienziati, che non avevano mai sentito parlare di faglie trasformi permeabili, di zone di frattura o di vincoli geologici. I pennacchi erano rinati. Sono qui e questa volta per restare. Tutte le isole vulcaniche del mondo sono state rapidamente rinominate pennacchi. Ora abbiamo il pennacchio di Pasqua, il pennacchio delle Galapagos, il pennacchio delle Azzorre, il pennacchio dell’Ascensione, il pennacchio delle Canarie … dove c’erano isole. Curiosamente queste isole di solito sono in zone di frattura che hanno gli stessi nomi. Ora questi sono chiamati ‘tracce di pennacchi’. I pennacchi apparvero anche dove non ci sono isole, montagne sottomarine o vulcani. Fenditure e faglie trasformi permeabili, cinture mobili, suture e sforzi di trazione, sono stati tutti dimenticati.
Ora c’è solo un’ipotesi. Disse Sherlock Holmes: è solo dopo aver eliminato l’impossibile che l’improbabile deve essere vero. “Giudizi prematuri sono la rovina della nostra professione.” C’è bisogno di più di un’idea, e le idee hanno bisogno di essere verificate tra loro e con ogni nuova osservazione. Se c’è un unico paradigma regnante, c’è bisogno ancor più di verificarlo costantemente e rigettarlo, se non supera tutte le verifiche. Ovunque si guardasse, si vedeva un pennacchio o una conferenza sul pennacchio. Il carrozzone è di nuovo in marcia. La geologia ancora una volta ha scelto la vita comoda di un paradigma – quello di placche rigide, rigido mantello profondo e Fissismo.
“Lui sa vagamente che la nazione non è più in buone condizioni; ha letto che la crosta terrestre si sta riducendo in modo preoccupante e che l’universo è in continua crescita sempre più freddo, ma non crede che nessuno dei tre stia male almeno la metà di quanto lo stia lui.”
James Thurber
Prefazione a una vita (1933)
Pennacchi e Filosofia: Falsificazione del paradigma del pennacchio
Tutti sono pazzi, ma chi è in grado di analizzare i propri deliri è chiamato filosofo.
Ambrose Bierce
Secondo Popper, qualsiasi dichiarazione che pretende di essere scientifica, in linea di principio deve poter essere falsificata, se è davvero corretta. Se qualcuno dice che tutte le azioni sono controllate da piccoli marziani verdi, ma che questi sono e saranno sempre completamente inosservabili, allora questa non è una dichiarazione scientifica, perché nessuna prova concepibile potrebbe falsificarla.
La moderna ipotesi del pennacchio afferma che tutti i vulcani di un certo tipo sono causati da pennacchi. Questo non è falsificabile. La frase ‘vulcani di un certo tipo’ può essere modificata all’accumularsi di dati contraddittori. La definizione di ‘pennacchio’ cambia continuamente. I potenziali contro esempi, falsificatori dell’ipotesi del pennacchio, comprendono l’assenza di sollevamento prima del magmatismo, la mancanza di parallelismo delle catene vulcaniche e la mancanza di progressione temporale del magmatismo o stazionarietà.
Paul Wessel e Loren Kroenke hanno dimostrato che solo tre o quattro delle numerose catene vulcaniche del Pacifico si trovavano su binari paralleli. Il resto non poteva ufficialmente costituire punti caldi, così è stato ribattezzato “punti fenditura”. Marcia McNutt e Bill Dickinson hanno spiegato che i punti caldi nel Pacifico del Sud non hanno agito come punti caldi, ma come fenditure che, aprendosi e chiudendosi, lasciano fuoriuscire magma. E’ stato confermato che i magmi provenienti dai punti caldi non sono particolarmente caldi.
Le previsioni dell’ipotesi del pennacchio sono state tutte smentite, ma sono state aggiunte ipotesi ausiliarie ad hoc per soddisfare ogni necessità. Pennacchi rotondi sono trasformati in pennacchi simili a lastre oppure oblunghi, a forma di toro(14) o di ferro di cavallo e pennacchi con teste a forma di fungo, al fine di includere tutte le varietà di caratteristiche vulcaniche che devono essere spiegate. Sono però ignorate le teorie alternative, come spaccature o fratturazione controllata dallo sforzo indotto dal magma o l’esistenza di una magmasfera. Anche se il ‘pennacchio pigro’ fu abbandonato da Don Chisciotte(15), è improbabile che lo sia da parte degli attuali scienziati della Terra. E’ un concetto ‘troppo seducente’ ed è assorbito nel linguaggio corrente, così come fissismo, etere e flogisto lo erano in quello delle generazioni precedenti. Come può il pennacchio delle Azzorre non essere un pennacchio? Zone di frattura e fenditure giganti ora sono etichettate come tracce di pennacchi.
Ogni volta che in una scienza un nuovo studio si conclude contraddicendo il Modello Standard, ovvero il Paradigma dominante, vengono introdotte ingegnose modifiche, anche se queste contraddicono modifiche precedenti. Una bizzarra trapunta patchwork si va formando progressivamente, con mutamenti così graduali, che pochi possono accorgersi di cosa stia succedendo.
Le nuove scoperte sono state fatte rapidamente nella scienza globale della Terra profonda, ma poche di queste sono state previste dai ‘paradigmi dominanti’ della geochimica e della geodinamica. Molteplici ipotesi di lavoro non sono state verificate. Non vengono rigettate le teorie, quando queste non funzionano. Ogni nuova scoperta apporta semplicemente l’ennesima modifica o eccezione al Modello Standard. Il dogma centrale è diventato un groviglio inestricabile.
Ipotizza un pennacchio
Miti – o almeno quello che ho imparato a considerare come miti molto tempo fa – e fatti – o quello che mi è stato insegnato per una ventina di anni a credere che siano fatti – stanno esplodendo proprio davanti ai miei occhi!
Ron Querry
Bad Medicine
Thomas C. Chamberlain nei primi anni del secolo scorso ha proposto il ‘metodo delle molteplici ipotesi’, secondo cui i ricercatori devono avere familiarità con le varie ipotesi e devono costantemente valutare le loro relative qualità per quel che concerne il loro utilizzo ai fini di uno studio sperimentale. Osservando la letteratura corrente, si ha l’impressione che i pennacchi e il mantello primitivo siano teorie pienamente assodate. E ancora, la maggior parte dei documenti ha la pretesa che siano vere – le accettano come fatti – e aggiungono ai loro attributi i nuovi risultati degli esperimenti e delle osservazioni, anche se questi sono contraddittori e imprevisti o addirittura falsificanti.
I pennacchi sono variamente descritti come chimicamente arricchiti, impoveriti e primordiali o come fusi provenienti da astenosfera, litosfera, mantello inferiore o mantello in convezione; si stanno muovendo, ma allo stesso tempo stanno fermi; vanno e vengono, se necessario; proiettano tentacoli orizzontali per migliaia di chilometri; si riversano dai bordi dei continenti; perdono i loro gas primitivi proprio poco prima di essere campionati; sono troppo stretti per poter essere rilevati. Il metodo delle molteplici ipotesi di T. C. Chamberlain è stato sostituito con il metodo dei molteplici pennacchi. Per parafrasare David Oldroyd, questa rigogliosa terminologia ed elaborazione di scenari “fa presagire un paradigma in uno stato di crisi – o un paradigma ‘disarticolato’ fino al punto di rottura”. Per parafrasare Alice “tu non sei altro che un castello di carte!”
Giacché le teorie dei pennacchi e del mantello primordiale sono state vaccinate contro la confutazione, Popper affermerebbe che non sono più scienza. Sono miti o teologia. Ci si crede, ma non per ragioni razionali. Va al di là delle finalità di questo libro stabilire le motivazioni: sesso, potere, ego, letargia … Questo è meglio lasciarlo ai filosofi.
Vaccinazione
“E’ la natura di un’ipotesi che assimila tutto a se stessa, come una corretta alimentazione; e, dal primo momento in cui la concepisci, in genere cresce sempre più rafforzata da tutto ciò che si vede, si sente, si legge o si capisce.”
Libro 11 Capitolo XIX
Tristram Shandy
Karl Popper osservò che è sempre possibile raggiungere un accordo fra teoria ed evidenza sperimentale. Se alcune prove non sono coerenti con la teoria, per salvarla, si possono perseguire alcune strategie. La prova può essere respinta a titolo definitivo o può essere spiegata con l’aggiunta di ipotesi ausiliarie. Queste strategie possono introdurre un grado impressionante di complessità in un sistema teorico. La fuga da elementi di prova evidentemente falsificanti è sempre possibile in questo modo e tutte queste strategie sono state utilizzate per salvare il paradigma del pennacchio.
Ora è chiaro che i punti caldi non definiscono un sistema di riferimento fisso, in quanto si muovono l’uno rispetto all’altro. Sono state sviluppate due strategie per aggirare questo problema imbarazzante: una è quella di insistere sull’affermazione che i punti caldi non si muovono, continuando a riaggiustare i movimenti delle placche per spiegare le catene di isole e scartando qualsiasi punto caldo che non si adatti a essere un vero punto caldo. Le dimensioni dei punti caldi sono state estese a “macchie” di 600 km di diametro, nel tentativo di dare maggiore flessibilità ai termini “fissi” e “notevole accordo”. L’altra strategia è quella di affermare che i punti caldi in ogni caso non devono essere fissi, perché il mantello si muove in diverse direzioni. Il “vento del mantello” soffia e piega i pennacchi. Queste strategie, ovviamente, sono contraddittorie. Ma ora c’è il doppio di documenti scientifici a sostegno della (modificata) ipotesi del pennacchio! Una immunità supplementare è garantita, ipotizzando che il magma può fluire in rectum fino a 5000 km di distanza laterale da un punto caldo, per alimentare alcuni vulcani e province ignee, che sembra non abbiano un punto caldo vicino che sia in grado di dar loro da mangiare. Queste sono conosciute come ipotesi ausiliarie. Con queste ipotesi ausiliarie è impossibile falsificare l’ipotesi del pennacchio. Non abbiamo più a che fare con la scienza. Va notato che ogni punto sulla Terra si trova a 5.000 km da qualche punto caldo di cui è proposta l’esistenza. In alcuni emendamenti all’ipotesi del pennacchio c’è un pennacchio ogni 300 chilometri sotto le placche. Ciò che si ottiene gratuitamente nelle ipotesi frattura e perisfera, richiede più di 5000 pennacchi provenienti dal nucleo!
Lo stratagemma più interessante e drammatico per il recupero dell’ipotesi del pennacchio fisso consiste nel proporre che tutta la Terra ruoti sotto la catena di isole. Questo è stato soprannominato True Polar Wander(16) o TPW. Secondo questa ipotesi ausiliaria tutti i pennacchi vanno alla deriva rispetto al polo nord o all’asse di rotazione della Terra. Archimede disse che, disponendo di una leva sufficientemente grande, avrebbe potuto sollevare la Terra. Nell’ipotesi del pennacchio tutto l’interno della Terra deve muoversi sotto le placche. Un’altra ipotesi ausiliaria è che l’intero guscio esterno della Terra ruoti verso ovest rispetto al mantello sottostante. Così abbiamo sfere dentro sfere, conchiglie all’interno di conchiglie, proprio come nell’astronomia tolemaica. Queste sono ‘ipotesi ausiliarie’ di Popper ovvero vaccinazioni.
L’ipotesi alternativa è che i vulcani siano il risultato di congrue tensioni nella litosfera. Le catene vulcaniche sono traiettorie di sforzo o bordi di placche pre-esistenti, non rilevatori di movimento rispetto ad oggetti immutabili. In questo caso le anomalie dell’ipotesi del pennacchio diventano caratteristiche previste delle catene vulcaniche. I vulcani sono il risultato di uno stato di sforzo, non di un pennacchio che è un oggetto. I paradossi sono il risultato di paradigmi errati o di ipotesi sbagliate. Le crepe che si propagano devono avere le estremità che si muovono l’una rispetto all’altra, devono avere vulcani attivi alle estremità e vulcani meno attivi nella loro scia. Una curiosità dei vulcani oceanici è che si formano a gruppi, spesso lungo una zona di frattura o intorno a una giunzione tripla, il confine di tre placche. A volte sono solo a 600 km di distanza. Molto spesso nuovo vulcanismo utilizza antichi vulcani. Nuovi vulcani, evidentemente, cercano i condotti lasciati in eredità da antichi vulcani. Questi sono paradossi, se visti nel contesto del pennacchio, ma sono le caratteristiche previste per il vulcanismo controllato da fenditure e sforzo.
Originariamente si è pensato che i pennacchi provenissero dal Mantello Primitivo (PM), perché sono state scoperte diverse rocce con proprietà chimiche vicine a quelle previste per il PM. La maggior parte dei basalti, compresi quelli di isole oceaniche, appaiono come miscele di crosta o con componenti simili a sedimenti e dorsali medioceaniche. A volte una tale miscela può apparire Primordiale. L’evidenza è stata ribaltata, ma l’interpretazione ha resistito solida come una roccia.
Il contenuto previsto di gas rari nei basalti di PM è molto alto, essendo il PM Primordiale vecchio e non degassato. I livelli osservati nei basalti succitati sono invece molto bassi, migliaia di volte inferiori a quelli ‘previsti’. La ‘spiegazione’ qui è che ‘devono avere perso il loro gas’. In altre parole, tutto ciò che può essere osservato è O.K. ‘La Terra esiste, quindi, la mia teoria deve essere giusta.’ A volte sarebbe utile l’intervento di un filosofo o di un raziocinante. Humpty Dumpty , Lewis Carroll, Sherlock Holmes o fra Guglielmo da Baskerville, per esempio. Popper non sarebbe felice. Feyerabend direbbe: “Che cosa vi aspettavate?” Guglielmo di Occam direbbe “Non complicate le cose”. A volte le ipotesi supplementari o ausiliarie sono necessarie solo perché era sbagliata la prima ipotesi. Occam ha detto: “Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem.” Dante ha dichiarato: “Tutto ciò che è superfluo, spiace a Dio …”.
E il Signore si pentì di
aver fatto l’uomo sulla Terra, e se ne
addolorò in cuor Suo. Il Signore
disse: “Cancellerò dalla
Terra l’uomo che ho creato …”
Genesi 6:6-7
Non si vuole dispiacere a Dio.
Teorie, Ipotesi e Congetture
Mastro Pangloss insegnava la metafisico-teologo-cosmolonigologia. Poteva provare, riscuotendo ammirazione, che non c’è effetto senza causa.
“E’ dimostrabile” disse “che le cose non possono essere diverse da così come sono; dato che tutte le cose sono state create per un fine, esse devono necessariamente essere state create per il miglior fine. Osserva, ad esempio, il naso è conformato agli occhiali, perciò indossiamo gli occhiali.”
Voltaire
Candide
“… Per questo il mio parere differisce da quello di alcuni degli antichi scrittori di Filosofia naturale, è possibile che possa essere del tutto sgradito e condannato ad essere di nessuna verità.”
William Bourne
The Treasure for Travellers (1578)
* * *
SIMPOSIO
SAGREDO Sembra vi siano molte congetture nelle scienze della Terra, che passano per teorie e ipotesi.
SALVIATI E con ciò, questo ti preoccupa?
SAGREDO Affatto. Permetti che io faccia una serie di congetture dal mio punto di vista.
SIMPLICIO Ti è consentito farlo? Tu rappresenti il lettore.
SALVIATI Lascia che continui. Potrebbe essere divertente.
SAGREDO O.K. Bene. Congettura 1: le placche sono deformabili e fragili; non sono rigide. Non sei d’accordo?
SALVIATI Questa è una bella congettura. Nessuno può obiettare.
SAGREDO Grazie. Congettura 2: le placche sono composte da placche precedenti e contengono suture, zone di frattura e altre tessiture ereditate, compresi i bordi di placca precedenti.
SALVIATI Tutto ciò sembra riassumere la situazione.
SAGREDO Sono d’accordo. Congettura 3: il mantello, quasi ovunque sotto la placca, è a temperatura superiore al punto di fusione e, se le condizioni litosferiche lo permettono, può facilmente fornire magma alla superficie.
SIMPLICIO Aspetta un minuto! Se questo è vero, allora l’antica credenza è falsa.
SALVIATI Lascia che continui. Questo è interessante.
SAGREDO Congettura 4: sforzi estensionali nella litosfera permettono la risalita del magma.
SALVIATI Questa è la teoria dei dicchi. E’ ovvio.
SAGREDO Bene. Ancora due soltanto. Congettura 5: i magmi ascendenti interagiscono con i materiali che attraversano.
SALVIATI Come può essere altrimenti?
SIMPLICIO Presagisco una trappola!
SAGREDO Congettura 6: le placche si possono rompere in placche più piccole ed i vulcani segnano questi nuovi potenziali margini di placca.
SALVIATI Nessuno può contestare le tue congetture. Queste congetture, se vere, spiegherebbero perché vulcani e catene lineari di isole sono dove sono e perché presentano una ampia gamma di chimiche basaltiche.
SIMPLICIO Ma esse vìolano l’antica saggezza e non possono quindi essere giuste.
SALVIATI Ma, Simplicio, si può contestarne qualcuna?
SIMPLICIO (silenzio)
SAGREDO Aspetta! Non ho finito. Il grande Aristotele ha detto che dobbiamo anche inventare assiomi. Ecco i miei.
Assioma 1: i magmi sono meno densi del mantello sovrastante e della crosta; possono galleggiare rispetto alle rocce incassanti.
Assioma 2: i magmi hanno viscosità inferiore rispetto alle rocce e possono fluire facilmente.
Assioma 3: esistono magmi capaci di esercitare pressioni abbastanza alte da rompere le rocce e quindi salire fino alle sommità dei vulcani.
Assioma 4: i magmi scorrono nella direzione determinata dallo sforzo, dalla robustezza e densità delle rocce circostanti.
SALVIATI Sono tutti veramente indiscutibili, come devono essere gli assiomi. Che cosa concludi?
SAGREDO Questi assiomi e congetture sono in contrasto con il Modello Standard, in cui si afferma che la temperatura è il parametro di controllo e che le alte temperature sono una condizione necessaria e sufficiente per l’esistenza di vulcani. Eppure nessuno può essere in disaccordo con qualsiasi congettura o assioma di cui sopra. Insieme forniscono una spiegazione coerente per i vulcani.
SALVIATI Secondo l’Opinione Comune le posizioni dei Vulcani intraplacca forniscono una mappa dei punti caldi fissi nel mantello, punti caldi che sono le sommità dei getti caldi che risalgono, provenienti dalle parti più calde del mantello appena sopra il nucleo, il quale, tuttavia, è immobile. Non è una bella teoria?
SAGREDO La saggezza di Aristotele ha resistito incontrastata per migliaia di anni. Forse non abbiamo bisogno di perdere così tanto tempo, persistendo nel credere in vecchie idee.
Negazione
Contrariamente a quanto richiesto da Oliver Wendell Holmes, nessuno ha annotato le congetture e gli assiomi che stanno dietro al mantello primordiale e all’ipotesi del pennacchio nel mantello. Le conclusioni di queste ipotesi sono le ipotesi stesse; intercambiabili. Se si ignorano gli errori, si tratta di emendamenti, contraddizioni, incoerenze, eccezioni e paradossi caratterizzanti queste ipotesi.
Le catene vulcaniche sono state inizialmente attribuite a fenditure nella placca o a nuove spaccature, che si aprono come cerniere zip. Poi sono intervenuti i geochimici. I magmi provenienti dalle catene vulcaniche non erano come il magma presente lungo le grandi dorsali medioceaniche. Le differenze erano sottili. Poiché si credeva che queste crepe gigantesche asportassero fusi dalla parte superiore del mantello, le catene di isole dovevano prelevare il magma da qualche altra parte (Se P allora Q, se non P, allora non Q). L’elemento temporale è stato trascurato. Le dorsali medioceaniche sono mature; hanno risucchiato magma per un lungo periodo di tempo. Quando iniziarono a farlo, generarono basalti, con una chimica simile a quella che si osserva lungo le catene di isole, i cosiddetti punti caldi. La chimica dell’isola dunque risiede o nel mantello superficiale o in ‘pennacchi’ facili da sciogliere, in modo che il primo materiale asportato da un vulcano differisce da quello proveniente dalle porzioni più profonde o più difficili da fondere. La maggior parte delle proprietà chimiche insolite assomiglia a quelle di sedimenti, crosta e continenti, materiale trascinato giù nel mantello nelle zone di subduzione.
I geochimici e i petrologi ora hanno campionato molte zone lungo il sistema dorsale medioceanico che circonda il globo. A volte si trovano basalti simili a quelli trovati in isole oceaniche. Queste parti di dorsale si presumono contaminate da pennacchi vicini. A volte questo pennacchio ‘vicino’ è a 5000 chilometri di distanza, la distanza dal Brasile al Canada, e cinque volte la distanza media tra due isole punto caldo di una certa rilevanza. Queste osservazioni falsificano l’ipotesi del pennacchio proveniente dal mantello profondo e favoriscono l’ipotesi della perisfera superficiale arricchita e delle crepe ovvero fenditure.
Alcuni emendamenti all’ipotesi del pennacchio, inventati per salvarlo, in realtà lo distruggono. I pennacchi sono stati inventati per trasportare un diverso tipo di materiale fino a isole oceaniche, poiché si credeva che il mantello superiore potesse fornire solo i tipi di materiali trovati nelle dorsali medioceaniche. Il serbatoio che fornisce fluidi alle isole deve pertanto essere profondo, molto al di sotto del serbatoio delle dorsali medioceaniche. Erano necessari tubi per succhiare questo materiale in profondità, fino a formare vulcani del terzo tipo.
Ma ora ogni pennacchio è preceduto da una testa di pennacchio a forma di gigantesco fungo che, sotto la placca, si estende per migliaia di chilometri. Gli stessi pennacchi sono cresciuti fino a 600 km di raggio. I pennacchi si sono moltiplicati. Proiettano tentacoli orizzontali che si estendono per migliaia di chilometri. Così ora c’è tanto materiale basaltico, tipico di isole oceaniche, che sommerge l’astenosfera, al punto che tutto il materiale ‘normale’ delle dorsali medioceaniche è stato rimosso. Non è più possibile aprire semplicemente una nuova dorsale e ottenere basalti tipici di dorsale medioceanica. Il moltiplicarsi entusiastico dei pennacchi ha sconfitto l’ipotesi del pennacchio.
Lo strato superficiale arricchito, l’alternativa allo strato primordiale profondo, è ora una caratteristica dell’ipotesi del pennacchio. Un viaggio di andata e ritorno al nucleo può essere evitato semplicemente riciclando materiale di superficie nel mantello superficiale, dove può rimanere isolato fino a quando una dorsale o una fenditura si apre su di esso.
La Terra, dici? La razza umana?
Da me creata? Infelice la sua sorte?
No: Non ho alcun ricordo di tale posto: –
Io non ho plasmato questo mondo.
Thomas Hardy
God-Forgotten (1902)
Come esercizio di Filosofia della Scienza è utile esaminare i modi contrastanti in cui i sostenitori del mantello primordiale e dei pennacchi gestiscono il flusso costante di prove contro i loro miti.
Ai geochimici dei gas nobili piacciono parole come paradosso, anomalia, sorpresa, inaspettato e parole simili.
I credenti nello Scenario del mito del mantello primordiale (PMS- Primordial Mantle myth Scenario) utilizzano una o più di queste parole in ogni nuovo studio ed ogni volta che studiano un isotopo diverso. I sostenitori del PMS non rifuggono dal paradosso, lo abbracciano. Le storie che si dipanano per spiegare i paradossi sono meravigliose a vedersi, omaggi alla fertile immaginazione dell’umanità.
Se il Mantello non Degassato risulta essere povero in gas, allora deve aver perso il suo gas (la soluzione TUMS)(17).
Se il Mantello Superiore Degassato (il serbatoio DUM)(18) si trova ad avere un sacco di gas, allora deve averlo ottenuto dalle perdite del Serbatoio non Degassato.
Se c’è troppa o troppo poca produzione di isotopi figli, la soluzione è quella di modificare l’età della Terra.
Se risulta che il DUM è più vecchio del mantello primordiale (PM), trasferisci elementi, quanto basta (qb), dal PM al DUM. Si può anche fare mentire il mantello sulla sua età.
Se tutti gli elementi “primordiali” nel PM sembrano sedimenti, crosta e aria, allora PM deve essere come sedimenti, crosta ed aria, cioè vale il concetto opposto a quello di Mantello Primordiale.
In altre parole, trasforma il DUM in PM e il PM in DUM, in modo che abbiano le caratteristiche osservate opposte a quelle ipotizzate. Utilizza il Rasoio di Occam per tagliare ogni processo in due parti e taglia ogni assunto in due ipotesi. Questo non è ciò che Wm Ocm aveva in mente, ma il suo principio di parsimonia è stato riscritto,
Da’ loro il Rasoio,
Vendi loro le Lamette.
Alcuni scienziati continuano a moltiplicare supposizioni e ipotesi, in chiara violazione delle restrizioni del Rasoio di Occam. E’ ormai evidente che è stato confuso il rasoio Gillette con il Rasoio di Occam. Il loro atteggiamento verso le ipotesi ausiliarie è chiaramente:
Andate e moltiplicatevi
I figli di Noè l’Oceanografo, Cam, il padre di Canaan, e Jafet hanno fatto proprio questo e si sono diffusi su tutta la Terra. Anche la narrazione della Genesi ci esorta ad ‘Essere fecondi’ e qui è il punto in cui entra la filosofia di Occam nel confronto delle ipotesi. Ogni nuova ipotesi o supposizione deve essere feconda.
C’è talmente poco gas che fuoriesce da quei vulcani che presumibilmente attingono dal PM, che la maggior parte di esso deve essere immagazzinato nel mantello superficiale. Tuttavia, non vi è alcuna prova che le rocce dei punti caldi abbiano perso più gas rispetto a MORB. Ciò si vedrebbe nei rapporti di elio rispetto ad argon e neon.
L’affermazione di Occam può essere parafrasata:
Quello che vedi è quello che hai. Non renderlo più complicato oppure da’ per scontato che deve essere il contrario.
Allo scopo di autorizzare tutti questi trasferimenti di materiale, per spiegare perché le rocce del DUM sono ricche di gas, mentre le rocce del PM e dei vulcani sono povere di gas, i moderni alchimisti hanno elaborato complessi diagrammi di flusso dell’interno della Terra, che assomigliano ai loro laboratori. Dappertutto tubi, pipette, chiavi d’arresto e siringhe, che trasferiscono liquidi e vapori da un flacone e da un becher all’altro e viceversa. Roger Bacon, il grande alchimista, sarebbe contento.
D’altra parte, le osservazioni che falsano il paradigma del pennacchio sono state felicemente incorporate in esso. I punti caldi si muovono? Dovrebbero. Le tracce lasciate dai punti caldi sono a scatto e a sbalzo; questo dimostra che le placche sobbalzano e vanno a scatti. I basalti dei punti caldi sono presenti in luoghi imprevisti? Ci deve essere un canale. I magmi dei punti caldi vengono fuori a 600 chilometri di distanza dal punto caldo? Il pennacchio deve essere ampio 600 km. Le manifestazioni vulcaniche continentali (le teste dei pennacchi) non si ricollegano al punto caldo che le causa? Provane un altro, ce ne sono un sacco. Alcuni magmi di punti caldi sembrano proprio MORB? Quindi alcuni pennacchi sono così. Le età dei vulcani aumentano in entrambe le direzioni lungo una fenditura? Quindi una direzione è il moto delle placche, l’altra è il movimento del magma. Il vulcanismo si diffonde per oltre 2000 km? Superpennacchio! Non c’è sollevamento? Il magma è stato spremuto via.
L’ipotesi del pennacchio è molto accomodante. E’ davvero un gigantesco crogiolo. Non ci sono paradossi. Non ci sono anomalie. Si tratta di un’ipotesi meravigliosamente indulgente.
Francis Bacon, Tristram Shandy, Karl Popper e Richard Feynman hanno tutti notato la tendenza delle persone ad ingannare se stesse e ad innamorarsi della propria idea, soprattutto se si tratta di un figlio unico.
Fra Guglielmo da Baskerville ha osservato “… a poco a poco l’uomo che rappresenta mostri e portenti di natura per rivelare le cose di Dio per speculum et in aenigmate, prende gusto alla natura stessa delle mostruosità che crea e si diletta di quelle, e per quelle, né vede più che attraverso quelle.”
Umberto Eco
Il Nome della Rosa
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Glossario
Ade – Terzo fratello tra gli dèi dell’Olimpo. Anche Pluto, Plutone. Re dei Morti e Dio della Prosperità.
Amazzoni – Un popolo di donne, tutte guerriere, tutte odiano i maschi. Ora (Amazons) vendono libri o quel che vuoi, sul web.
Berlicche – il diavolo in Le lettere di Berlicche di C.S. Lewis; sobrio, freddo, sicuro di sé, pungente, un vero gentiluomo fra i diavoli.
Castore – figlio di Zeus, fratello di Polluce, fratello di Elena. Ha potere sui venti.
Eco – Una ninfa che era solita tenere Hera impegnata a parlare con lei ininterrottamente, mentre Zeus si dava da fare con le Ninfe. Hera se ne accorse e la trasformò in una eco. Quando Narciso non ricambiò il suo amore, Eco si consumò nel dolore e di lei rimase solo la voce.
Mefistofele – Spesso Mefisto. Uno dei sette demoni principali nella demonologia medievale. Il freddo, beffardo, implacabile demone del Faust di Goethe. E’ stato anche giudicato divertente, civile, sensibile e adattabile, rafforzando l’illusione che il male sia liberatorio.
Poseidone – Secondo fratello degli dèi dell’Olimpo, secondo solo a Zeus. Chiamato anche Nettuno. Dio del Mare, “Scuotitore della Terra”.
NOTE:
13. “I pennacchi nel Mantello sono accolti freddamente”.
14. https://it.wikipedia.org/wiki/Toro_(geometria)
15. L’Autore allude all’episodio di Don Chisciotte che affronta il leone pigro.
16. Vera Migrazione dei Poli.
17. Acronimo per Total Utilities Management Services (Servizi di gestione di tutte le utenze).
18. Acronimo per Degassed Upper Mantle.
