Nuova composizione del mantello terrestre

Dopo aver misurato la nuova composizione del mantello terrestre, i geochimici ipotizzano dinamiche maggiori tra la superficie terrestre e il suo mantello.

Qual'è la composizione chimica degli interni della Terra? Poiché è impossibile perforare più di una decina di chilometri in profondità nella Terra, le rocce vulcaniche formate in seguito alla fusione dell'interno profondo della Terra spesso forniscono tali informazioni.

I geochimici delle università di Münster (Germania) e Amsterdam (Paesi Bassi) hanno studiato le rocce vulcaniche che formano le Azzorre con l'obiettivo di raccogliere nuove informazioni sull'evoluzione compositiva del mantello terrestre, che è lo strato situato all'incirca tra 30 e 2.900 chilometri all'interno della superficie. Usando sofisticate tecniche analitiche, i ricercatori hanno scoperto che la composizione del mantello sotto le Azzorre è diversa da quella precedentemente teorizzata. precedentemente si pensava infatti che grandi parti del mantello contenessero pochi cosiddetti elementi incompatibili. Questi sono elementi chimici che, a seguito del costante scioglimento del mantello terrestre, si accumulano nella crosta terrestre, che è lo strato solido più esterno della Terra.

I ricercatori concludono che, nel corso della storia della Terra, una quantità maggiore del mantello terrestre si è sciolta e alla fine ha formato la crosta terrestre. “Per sostenere il bilancio materiale tra il mantello e la crosta terrestri, i flussi di massa tra la superficie e l'interno della Terra devono aver operato a un ritmo più elevato”, afferma il professor Andreas Stracke dell'Università di Münster, che dirige lo studio.

Poiché il materiale sotto le Azzorre da tempo si alza in profondità all'interno del mantello terrestre - ed è inaspettatamente simile alla maggior parte della sua parte superiore - la composizione dell'intero mantello terrestre può differire dal pensiero attuale. “I nostri risultati hanno aperto una nuova prospettiva”, afferma il dottor Andreas Stracke, (1) “perché ora dovremo rivalutare la composizione della maggior parte della Terra - dopo tutto, il mantello terrestre rappresenta oltre l'80 percento del volume terrestre”. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Geoscience. (2)

Contesto e metodo:

Nel loro studio, i geochimici hanno esaminato l'olivina minerale e le sue inclusioni di fusione, ovvero il magma incapsulato durante la cristallizzazione dell'olivina prima che esplodesse la lava. I ricercatori hanno isolato queste inclusioni di fusione, di dimensioni di pochi micrometri, e le hanno sciolte chimicamente separando alcuni elementi chimici. Questi elementi sono alterati dal decadimento radioattivo durante la loro vita e la salita dall'interno della Terra - viaggiando per migliaia di chilometri nel corso di centinaia o addirittura migliaia di milioni di anni.

I ricercatori hanno analizzato la composizione isotopica delle colate con spettrometri di massa altamente sensibili. Tali metodi consentono la misurazione dell'abbondanza relativa di atomi diversi in un elemento, i cosiddetti isotopi. “Grazie all'elevata efficienza delle nostre misurazioni, siamo stati in grado di analizzare la composizione isotopica di un miliardesimo di grammo dell'elemento”, afferma il co-autore il dottor Felix Genske (3) dell'Istituto di Mineralogia dell'Università di Münster, che ha realizzato la maggior parte del lavoro analitico.

In questo modo, i ricercatori hanno ottenuto indirettamente informazioni sulla composizione del materiale nel mantello terrestre: le analisi isotopiche hanno mostrato che contiene molti meno elementi rari della Terra come il samario e il neodimio, ma anche elementi chimicamente simili come il torio e l'uranio.

“Sulla base di dati geochimici simili nelle rocce vulcaniche di diverse regioni, ad esempio le Hawaii, anche altre parti del mantello terrestre possono contenere una percentuale maggiore di materiale che è fortemente impoverito in elementi incompatibili”, afferma Andreas Stracke.

I ricercatori presumono che questo deficit globale possa essere compensato da un più alto tasso di riciclo della crosta ricca di elementi incompatibili della Terra nel mantello terrestre. Con i loro continui studi i ricercatori vogliono confermare la loro ipotesi di lavoro studiando campioni provenienti da altre isole vulcaniche di tutto il mondo.

Riferimenti:

(1) Andreas Stracke

(2) Ubiquitous ultra-depleted domains in Earth’s mantle

(3) Felix Genske

Descrizione foto: l'olivina minerale contiene inclusioni di fusione (punti neri), di dimensioni di pochi micrometri. I geochimici hanno isolato queste inclusioni e hanno studiato la composizione isotopica con spettrometri di massa. Credit: Münster University - Felix Genske.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Geochemists measure new composition of Earth’s mantle