Nel mantello terrestre, le differenze chimiche non dipendono soltanto dalle caratteristiche ereditate fin dall’inizio della storia del pianeta, cioè dalla componente primordiale e dai processi profondi. Una parte di questa eterogeneità può essere collegata anche a ciò che avviene in superficie e che, attraverso le zone di subduzione, viene trasferito all’interno della Terra. È quanto emerge dallo studio Volatiles in the mantle below Northern Antarctica: Insights from Deception Island volcano, pubblicato sulla rivista Gondwana Research, che vede direttamente coinvolto l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia sul vulcano Deception Island, in Antartide settentrionale.
La ricerca nasce dal progetto EruptING del Prof. Antonio Alvarez Valero dell’Università di Salamanca, in Spagna, che ha maturato una decennale esperienza nello studio di questo vulcano. Il lavoro fornisce nuovi elementi per comprendere come il riciclo dei materiali superficiali possa contribuire alla composizione chimica del mantello in una regione del pianeta finora poco studiata sotto questo profilo.
Gas vulcanici, carbonio e azoto: cosa rivela lo studio
Il lavoro analizza i gas emessi dal sistema vulcanico attivo di Deception Island e presenta i primi dati utili a caratterizzare carbonio, azoto e gas nobili del mantello terrestre in questo settore dell’Antartide.
L’elemento centrale dello studio riguarda la diversa impronta geochimica lasciata dai volatili. I risultati indicano che elio e carbonio riflettono una composizione simile a quella del mantello detto MORB, tipico delle dorsali oceaniche. L’azoto, invece, mostra un arricchimento inatteso rispetto ai valori tipici della stessa sorgente mantellica.
Questa differenza rappresenta il dato più rilevante della ricerca: sotto l’Antartide settentrionale, il mantello conserva un segnale chimico che non può essere spiegato soltanto con la composizione primordiale o con processi profondi, ma rimanda al trasferimento in profondità di materiali originati in superficie.
L’anomalia dell’azoto e il ruolo delle zone di subduzione
Secondo i ricercatori, l’anomalia riscontrata nell’azoto è legata al trasporto in profondità di materiali superficiali durante la subduzione, il processo geologico che avviene nelle aree in cui una placca tettonica scivola sotto un’altra.
In questo scenario, i materiali provenienti dagli ecosistemi marini delle alte latitudini, caratterizzati da un basso rapporto tra carbonio e azoto, vengono trascinati nel mantello. Una volta trasferiti in profondità, questi materiali contribuiscono a modificarne la composizione, imprimendo una firma geochimica diversa da quella osservata in altre aree geografiche.
Il dato suggerisce quindi che la collocazione geografica delle zone di subduzione non sia un elemento secondario. Al contrario, la natura degli ambienti superficiali coinvolti nel riciclo dei materiali può incidere sull’impronta chimica che viene trasmessa al mantello terrestre.
La superficie terrestre lascia un’impronta profonda sul pianeta
Il legame tra processi superficiali e dinamiche profonde emerge con particolare evidenza dalle parole di Antonio Caracausi, ricercatore dell’INGV e autore dello studio.
“Per la prima volta disponiamo di dati che caratterizzano carbonio, azoto e gas nobili del mantello in questo settore del pianeta, l’Antartide. Questi risultati mostrano chiaramente che la superficie terrestre può lasciare un’impronta profonda sul mantello”, sottolinea Antonio Caracausi, ricercatore dell’INGV e autore dello studio.
La dichiarazione mette in evidenza uno degli aspetti più significativi del lavoro: il mantello non è soltanto il risultato di processi interni alla Terra, ma può conservare tracce di materiali provenienti dalla superficie, trasportati in profondità nel corso della storia geologica del pianeta.
Ecosistemi superficiali e processi profondi: un legame poco esplorato
Lo studio apre una prospettiva importante sul rapporto tra ecosistemi superficiali e processi profondi della Terra. La composizione dei materiali che entrano nelle zone di subduzione può variare in funzione dell’ambiente geografico e biologico di provenienza, influenzando il tipo di segnale geochimico che raggiunge il mantello.
“I risultati dello studio suggeriscono che esiste un legame tra ecosistemi superficiali e processi profondi del pianeta, un aspetto finora poco esplorato”, aggiunge il ricercatore.
Questa osservazione assume un ruolo centrale perché collega direttamente il funzionamento degli ambienti marini delle alte latitudini con la composizione del mantello sottostante l’Antartide settentrionale. Il ciclo dei materiali volatili, quindi, non dipende soltanto dalla dinamica delle placche, ma anche dalla natura dei materiali che vengono trasportati verso l’interno della Terra.
Il riciclo dei gas volatili rende il mantello chimicamente eterogeneo
La ricerca mostra che il riciclo dei gas e degli elementi volatili verso l’interno della Terra è controllato non solo dalla presenza delle zone di subduzione, ma anche dalla loro collocazione geografica.
Questo processo contribuisce a rendere il mantello chimicamente eterogeneo, poiché materiali diversi, provenienti da ambienti superficiali differenti, possono lasciare impronte diverse nella composizione profonda del pianeta. Nel caso di Deception Island, il segnale osservato nell’azoto indica un contributo legato agli ecosistemi marini delle alte latitudini, con caratteristiche geochimiche specifiche.
Il risultato apre nuove prospettive per comprendere l’evoluzione profonda della Terra. La composizione del mantello, infatti, appare come il prodotto di una storia complessa, in cui interagiscono componenti primordiali, processi geodinamici e materiali provenienti dalla superficie.
Deception Island, una finestra sui processi profondi dell’Antartide
Il vulcano Deception Island, nell’Antartide settentrionale, si conferma un punto di osservazione cruciale per lo studio dei processi profondi del pianeta. Attraverso l’analisi dei gas emessi dal suo sistema vulcanico attivo, la ricerca ha permesso di ottenere informazioni finora mancanti sulla composizione del mantello in questa regione.
Il contributo dell’INGV, insieme al progetto EruptING guidato dal Prof. Antonio Alvarez Valero dell’Università di Salamanca, ha consentito di caratterizzare per la prima volta carbonio, azoto e gas nobili in un settore ancora poco esplorato sotto il profilo geochimico.
L’elemento più significativo emerso dallo studio è che il mantello sotto l’Antartide non riflette soltanto una sorgente simile al MORB per elio e carbonio, ma mostra anche un’anomalia nell’azoto che rimanda al riciclo di materiali superficiali. Una traccia profonda, legata agli ecosistemi marini delle alte latitudini, che contribuisce a spiegare perché il mantello terrestre non sia chimicamente uniforme, ma il risultato di processi complessi che collegano superficie e profondità del pianeta.
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