Supercomputer svela il ruolo nascosto dei continenti nel profondo della Terra

Un mistero geologico che da decenni affascina gli scienziati sembra aver trovato una nuova spiegazione grazie alla potenza dei supercomputer: il destino delle immense lastre di crosta oceanica che sprofondano nel mantello terrestre dipenderebbe in gran parte dai continenti che le sovrastano. Un team internazionale guidato dall’Università di Glasgow ha utilizzato modelli numerici avanzati per simulare il comportamento delle placche in subduzione, ossia quelle porzioni di crosta oceanica che, spinte dalla tettonica, scivolano verso l’interno del pianeta fino a profondità di centinaia di chilometri.

I risultati, pubblicati su Geochemistry, Geophysics, Geosystems, mostrano che la superficie della Terra – e in particolare la presenza di un continente sopra la zona di subduzione – può decidere se una lastra oceanica si fermerà a 660km di profondità oppure se riuscirà a penetrare fino a oltre 1000km, in prossimità del confine con il nucleo terrestre.

La barriera dei 660 km

A circa 660 chilometri sotto la superficie terrestre si trova una zona critica del mantello, nota come “transizione endotermica di fase”. Qui, la materia più fredda della lastra subdotta fatica a trasformarsi e oppone resistenza alla discesa. Allo stesso tempo, il mantello diventa progressivamente più rigido tra 660 e 1000 km di profondità, rendendo ancora più difficile il proseguimento del viaggio verso il basso.

Finora, le immagini ottenute tramite tomografia sismica avevano mostrato due comportamenti distinti: alcune lastre si appiattiscono come se fossero schiacciate contro una barriera invisibile, altre invece riescono a superare l’ostacolo e a scendere fino agli strati più profondi.

Continenti come “spinta extra”

I modelli numerici condotti con il supercomputer britannico ARCHER hanno rivelato il fattore decisivo: ciò che accade in profondità è influenzato dalla placca che si trova sopra la zona di subduzione.

• Quando sopra si trova una placca continentale spessa, la spinta esercitata è sufficiente a forzare la discesa della lastra oceanica. In questo caso, le simulazioni mostrano una forma “a gradini”, come una scala, che corrisponde a ciò che i geologi osservano per esempio nella placca di Nazca sotto il Sud America.
• Al contrario, se sopra si trova una placca oceanica sottile, la lastra tende a fermarsi e ad appiattirsi a circa 660 km di profondità, come avviene per la placca di Izu-Bonin nei pressi del Giappone.

La scoperta porta alla luce un legame diretto tra la superficie terrestre e il comportamento del mantello profondo: i continenti non solo plasmano paesaggi e catene montuose, ma agiscono anche come “motori nascosti” che guidano l’evoluzione interna del pianeta.

Un nuovo strumento: il rapporto di curvatura delle lastre

Per quantificare questo processo, la prima autrice dello studio, Dr. Antoniette Greta Grima, ha introdotto un nuovo parametro, il rapporto di curvatura della lastra (slab bending ratio), capace di prevedere se una placca tenderà a piegarsi e appiattirsi o se riuscirà a perforare gli strati profondi del mantello.

Implicazioni per terremoti e vulcani

Capire come le lastre si muovono in profondità non è solo un esercizio teorico. Il processo di subduzione è strettamente collegato ai grandi terremoti e ai vulcani più violenti del pianeta. Sapere perché in certe regioni le lastre si arrestano mentre in altre affondano oltre i 1000 km significa migliorare la nostra comprensione della distribuzione del rischio sismico e vulcanico sulla Terra.

Come ha sottolineato la Dr. Grima: “I continenti non modellano solo i paesaggi che vediamo attorno a noi, ma influenzano anche il funzionamento del ‘motore terrestre’ che agisce nel profondo. Questo legame tra superficie e interno del pianeta è ciò che determina perché alcune aree sono più soggette a terremoti ed eruzioni rispetto ad altre”.

Un enigma risolto dal supercalcolo

Grazie alla combinazione tra modelli numerici, dati sismici e concetti innovativi, lo studio fornisce la spiegazione a un enigma geologico rimasto irrisolto per decenni: il destino delle lastre subdotte non dipende solo dalle proprietà del mantello, ma anche dalla natura della placca che le sovrasta.

In altre parole, la superficie della Terra e il suo cuore più profondo sono collegati molto più strettamente di quanto immaginato. Un collegamento che, finalmente, la potenza dei supercomputer ha reso visibile.