Un team internazionale di ricercatori dell’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP – CNRS / IPG / Université Paris Cité) e della York University ha rivisitato l’interpretazione delle strutture geofisiche radicate alla base del mantello terrestre. Il loro studio sfida i modelli tradizionali della solidificazione del mantello primitivo della Terra. Attraverso una modellazione numerica avanzata, che incorpora un approccio di dinamica dei fluidi multifase, questo studio getta nuova luce sui processi di differenziazione chimica e termica che hanno portato alla formazione di un oceano di magma basale.
Un processo di solidificazione reinterpretato
Finora, la comunità scientifica ha dibattuto su dove è iniziata la solidificazione del mantello: è iniziata in profondità e si è sviluppata verso l’alto, o il contrario? Questo studio dimostra che questa domanda è secondaria. Il fattore chiave risiede nella segregazione gravitazionale tra liquidi densi e ricchi di ferro e solidi più leggeri e poveri di ferro. Questo fenomeno naturale ha portato all’accumulo di liquidi ricchi di ossido di ferro sopra il nucleo terrestre, dando origine a un oceano di magma basale.
Integrando relazioni di fase, diagrammi di fusione e distribuzione di elementi chimici durante la solidificazione, la modellazione numerica utilizzata in questo studio ha permesso ai ricercatori di stimare la composizione e la distribuzione spaziale di serbatoi geochimici primordiali. Questi risultati concordano direttamente con le anomalie isotopiche osservate nelle rocce antiche.
Principali implicazioni per la storia geochimica della Terra
I ricercatori hanno anche evidenziato la formazione di una quantità significativa di solidi in superficie piuttosto che in profondità. Questa osservazione suggerisce che le firme geochimiche risultanti dal frazionamento dei silicati di superficie sono state iniettate nel mantello profondo, sfidando l’attuale comprensione delle interazioni tra dinamiche del mantello terrestre, petrologia e geochimica durante l’evoluzione iniziale dei pianeti rocciosi.
Inoltre, lo studio rivela che la formazione di un oceano di magma basale sulla Terra era inevitabile, anche nelle condizioni più sfavorevoli. Inoltre, l’impronta geochimica di questa solidificazione sul mantello solido è molto meno pronunciata di quanto previsto in precedenza dai modelli geochimici classici, a causa dell’intensa miscelazione verticale durante la solidificazione.
Queste scoperte aprono la strada a una rivalutazione delle osservazioni geochimiche e geofisiche, consentendo una ricostruzione più precisa della storia termica e chimica della Terra sin dalla sua formazione. Più in generale, offrono una nuova visione della diversità dei corpi rocciosi nel nostro Sistema Solare e oltre.
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