Un passaggio geologico segreto sotto Panama potrebbe spiegare perché le rocce del mantello terrestre si trovano a più di 1.600 km da dove hanno avuto origine.
Questa apertura, situata a circa 100 km sotto la superficie terrestre, potrebbe consentire a un flusso di materiali del mantello di viaggiare da sotto le isole Galápagos fino a Panama.
Questa forma di trasporto mai scoperta prima potrebbe anche aiutare a spiegare perché Panama ha pochissimi vulcani attivi.
Sulla costa occidentale dell’America centrale, la placca tettonica di Cocos si immerge e spinge la crosta oceanica sotto la crosta continentale delle placche tettoniche nordamericane, caraibiche e panamensi, un processo chiamato subduzione.
Questa zona di subduzione crea una linea di vulcani chiamata “Arco vulcanico dell’America centrale“, dove fuoriesce la lava. Il vulcanismo, però, si ferma nel Panama occidentale, che si trova sulla placca panamense, ha spiegato David Bekaert, studioso di chimica marina e geochimica presso la Woods Hole Oceanographic Institution nel Massachusetts.
Questa relativa pace è stata a lungo un mistero. Ora, Bekaert e i suoi colleghi sostengono in un nuovo studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences che il “colpevole” potrebbe essere un’apertura simile a una finestra nella placca Cocos che viene spinta verso il centro della Terra.
A caccia di anomalie
Bekaert e i suoi colleghi stanno cercando di scoprire i segreti del funzionamento della subduzione vicino all’America Centrale. La subduzione della placca Cocos sotto il Nord America ha la capacità di causare grandi terremoti, come ad esempio il sisma del Chiapas del 2017, un evento magnitudo 8.1 che ha ucciso dozzine di persone.
Per saperne di più, i ricercatori hanno studiato la geochimica della regione, raccogliendo campioni di roccia vulcanica, ma anche di gas e fluidi dalle sorgenti termali. Si sono focalizzati sull’esame dei rapporti degli isotopi molecolari, che sono variazioni degli stessi atomi con un diverso numero di neutroni nei loro nuclei. In questo caso i ricercatori si sono concentrati sugli isotopi di elio e piombo.
“Diverse fonti di materiale geologico hanno in genere composizioni diverse, quindi possiamo monitorare il contributo di diverse regioni del mantello,” ha spiegato Bekaert a Live Science.
Il mantello è per lo più costituito da rocce di silicati, con una particolare struttura di silicio e ossigeno. La composizione precisa, però, può variare molto anche su piccole distanze. I ricercatori hanno scoperto alcune strane anomalie sotto l’America Centrale.
“Abbiamo scoperto che in particolari luoghi dell’America Centrale, vale a dire Panama occidentale e dietro l’arco vulcanico in Costa Rica, abbiamo alcune firme esotiche (di geochimica) che assomigliano molto a quelle nelle Isole Galápagos,” ha affermato Bekaert.
Un “soffio di vento” dal mantello
Quanto scoperta era piuttosto strana, perché non c’era un modo chiaro per spiegare come gli elementi del mantello delle Galápagos potessero arrivare fino a Panama, ha precisato Bekaert. I ricercatori si sono quindi affidati all’imaging sismico del mantello, che utilizza le onde sismiche per mappare ciò che si trova sotto la superficie, e ai modelli al computer, per cercare di spiegare quale processo sia in atto.
Gli studiosi hanno scoperto che nelle profondità di Panama, le parti sepolte della placca Cocos potrebbero contenere la risposta. Quando una placca tettonica scivola sotto un’altra durante la subduzione, quella placca in subduzione non scompare: mantiene la sua struttura mentre si frantuma nel mantello, riscaldandosi e deformandosi solo gradualmente.
“Appena sotto Panama, c’è un foro, una finestra, attraverso la placca, che consente l’afflusso di questo componente del mantello,” ha dichiarato Bekaert.
Questa “finestra” può essere il risultato di una frattura naturale e preesistente nella crosta di Cocos in subduzione, oppure può essere un punto in cui la crosta si è spezzata durante la subduzione. In ogni caso, lascia passare i materiali, da un lato all’altro della lastra, come una brezza attraverso una finestra aperta.
Ciò lascia una questione aperta: cosa potrebbe attivare la brezza. I ricercatori hanno pensato a 2 possibilità. La prima è che i materiali si stanno muovendo attraverso la “zona di frattura di Panama”, una zona di fessurazione nella crosta e nel mantello superiore che collega le Galápagos a Panama. E’ difficile però capire cosa determinerebbe il trasporto a lunga distanza attraverso quella zona, ha detto Bekaert. Non è chiaro se tale trasporto sia possibile.
Uno scenario più probabile, hanno evidenziato i ricercatori, è che la tipica circolazione su larga scala del mantello spinge semplicemente i materiali attraverso l’apertura nella lastra in subduzione.
L’esistenza della “finestra” del mantello può anche spiegare la mancanza di vulcani attivi a Panama, ha detto Bekaert. L’acqua imprigionata nella crosta delle lastre in subduzione tende a favorire la formazione di vulcani perché l’acqua abbassa il punto di fusione delle rocce, portando alla formazione di magma. L’apertura nella placca sotto Panama implica la presenza di una fessura nella crosta ricca d’acqua in quel punto, il che a sua volta significa che è più difficile far scorrere lì il magma fuso.
Il flusso del mantello scoperto dal team è poco studiato, ha detto Bekaert, ma ci sono anomalie inspiegabili nella chimica del mantello in tutto il mondo. Il team spera di condurre un’analisi simile in Cile, espandendo l’analisi a altre zone del pianeta. “Nessuno ha mai pensato a questo processo prima,” ha concluso Bekaert, “quindi voglio solo prendere in considerazione tutti i dati“.
