An ancient, deep, and ultra-depleted mantle domain beneath the northern Atlantic Ocean
Questo studio identifica un antico dominio mantellico ultra-depleto sotto l'Oceano Atlantico settentrionale, caratterizzato da un'estrazione di fuso ad alto grado a grandi profondità, che gli autori propongono come rappresentazione di residui preservati di antiche plume mantelliche che contribuiscono alla struttura composizionale su larga scala della Terra.
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Molto al di sotto della superficie terrestre giace un oceano di roccia in tumulto, più caldo della superficie del sole, eppure abbastanza solido da trasportare i continenti sul proprio dorso. Questo è il mantello, uno strato che si è lentamente separando in diverse famiglie chimiche per miliardi di anni. Mentre il pianeta si raffreddava e si differenziava, ha spinto i materiali più leggeri verso l'alto per formare la crosta su cui camminiamo, lasciando dietro di sé un residuo più pesante e più esausto nelle profondità. Per decenni, gli scienziati hanno saputo che questo mantello residuo non è uniforme. Hanno mappato una vasta divisione: il mantello sotto l'Oceano Pacifico tende a essere chimicamente "depleto", il che significa che ha già ceduto gran parte dei suoi ingredienti facili da fondere, mentre il mantello sotto l'Africa e l'Oceano Indiano è "arricchito", conservando più di quei componenti volatili. Ma un tassello cruciale del puzzle rimaneva mancante. Mentre il lato arricchito era ben studiato, la natura e l'origine delle sacche di mantello più estreme e più esauste rimanevano un mistero.
Uno studio recente di Feng Xu e colleghi ha finalmente individuato una di queste sacche estreme, rivelando un vasto e antico dominio nascosto sotto l'Oceano Atlantico settentrionale. Analizzando le impronte chimiche delle rocce portate in superficie dai vulcani e dalle dorsali medio-oceaniche, i ricercatori hanno identificato una regione che è molto più depleta di quanto precedentemente visto. Questa non è solo una zona di roccia leggermente stanca; è un dominio ultra-depleto, un luogo dove il mantello è stato privato dei suoi minerali in modo estremo. Il team ha scoperto che le rocce di questa regione portano una firma chimica unica, specificamente nel modo in cui si comportano gli isotopi di afnio e neodimio, il che le distingue dal mantello depleto del Pacifico e dal mantello arricchito del sud.
Per capire come ciò sia accaduto, i ricercatori hanno dovuto guardare indietro nel tempo. Hanno costruito un modello statistico per simulare come il mantello fonde e cambia nel corso di miliardi di anni. Il loro lavoro suggerisce che le rocce ultra-deplete sotto l'Atlantico settentrionale siano state formate da un massiccio evento di fusione ad alta temperatura avvenuto almeno 800 milioni di anni fa. Fondamentalmente, questa fusione è avvenuta molto più in profondità rispetto alla normale fusione che avviene oggi nelle dorsali medio-oceaniche. Probabilmente ebbe luogo in presenza di un gigante pennacchio mantellico, una colonna di roccia calda che sale dal cuore profondo della Terra, che ha privato il mantello dei suoi minerali così profondamente da rendere la roccia rimanente incredibilmente leggera e galleggiante.
Lo studio esclude esplicitamente diverse altre possibilità per l'origine di queste rocce. I ricercatori sostengono che questo dominio non sia stato formato dai normali processi di fusione superficiale che creano il mantello depleto del Pacifico, né sia stato semplicemente il risultato della frammentazione dei continenti o del riciclo della crosta superficiale. L'evidenza chimica mostra che le rocce dell'Atlantico settentrionale sono distinte da quelle formate durante l'apertura del bacino oceanico negli ultimi 55 milioni di anni. Al contrario, i dati indicano una storia molto più antica. Il modello indica che dopo questo antico evento di fusione profonda, questi blocchi ultra-depleti sono affondati nel mantello inferiore, dove sono rimasti preservati per centinaia di milioni di anni.
La storia di come queste rocce siano tornate in superficie è drammatica quanto la loro formazione. Lo studio propone che durante gli ultimi 50 milioni di anni, nuovi pennacchi mantellici siano saliti dalla parte profonda della Terra, specificamente sotto l'Islanda e le Azzorre. Mentre questi pennacchi salivano, hanno raccolto gli antichi blocchi ultra-depleti che stavano aspettando nel mantello inferiore. Questi antichi frammenti sono stati poi trasportati verso l'alto ed eruttati come lava, portando la storia del tempo profondo sulla superficie della Terra. Questa scoperta cambia la nostra comprensione della struttura interna del pianeta, suggerendo che il mantello non sia solo un mix di materiali superficiali riciclati e residui standard, ma un archivio complesso che contiene antichi domini profondi sopravvissuti per quasi un miliardo di anni. La presenza di questi componenti ultra-depleti aiuta a spiegare perché alcune regioni vulcaniche abbiano firme chimiche così insolite e suggerisce che la Terra profonda conservi i resti della sua storia più antica e violenta, in attesa di essere riportata alla luce.
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