Una gigantesca massa di calore nascosta viaggia lentamente sotto gli Stati Uniti

Il team sostiene che questa profonda fonte di calore non è una caratteristica residua di quando il Nord America si separò dall’Africa nordoccidentale 180 milioni di anni fa, che era stata a lungo l’opinione prevalente.

Questa regione di materiale caldo, conosciuta come Anomalia degli Appalachi Settentrionali (NAA), si estende per circa 350 chilometri e si trova a circa 200 km sotto il New England.

Un’origine profonda lontana dalla posizione odierna

Lo studio, pubblicato sulla rivista Geologiasuggerisce che la NAA si sia originariamente formata a circa 1.800 km di distanza, vicino al Mare del Labrador, dove la crosta cominciò a dividersi tra Canada e Groenlandia. Nel corso di decine di milioni di anni, questa sacca di roccia calda e instabile è migrata lentamente verso la sua posizione attuale ad una velocità di circa 20 km ogni milione di anni.

Al progetto hanno contribuito ricercatori dell’Università di Southampton, del Centro Helmholtz per le Geoscienze di Potsdam (GFZ) e dell’Università di Firenze.

Tom Gernon, autore principale e professore di Scienze della Terra all’Università di Southampton, ha dichiarato: “Questo risveglio termico è stato a lungo una caratteristica sconcertante della geologia nordamericana. Si trova al di sotto di una parte del continente che è stata tettonicamente tranquilla per 180 milioni di anni, quindi l’idea che fosse solo un residuo di quando la massa continentale si disintegrò non è mai stata del tutto confermata.

“La nostra ricerca suggerisce che fa parte di un processo molto più ampio e lento nelle profondità sotterranee che potrebbe potenzialmente aiutare a spiegare perché catene montuose come gli Appalachi sono ancora in piedi. Il calore alla base di un continente può indebolire e rimuovere parte della sua densa radice, rendendo il continente più leggero e più galleggiante, come una mongolfiera che si solleva dopo aver lasciato cadere la zavorra. Ciò avrebbe causato un ulteriore sollevamento delle antiche montagne negli ultimi milioni di anni.”

Presentazione del concetto di “onda del mantello”.

Gli scienziati hanno basato la loro analisi su un quadro teorico recentemente proposto chiamato teoria delle “onde del mantello”, nominato finalista per il premio Breakthrough of the Year 2024 della rivista Science.

Questa idea descrive come la roccia calda e densa si stacchi gradualmente dalla base delle placche tettoniche dopo la divisione dei continenti, comportandosi in qualche modo come bolle che si alzano e si abbassano in una lampada di lava. Queste onde lente possono viaggiare lungo la parte inferiore dei continenti per decine di milioni di anni e contribuire a spiegare le insolite eruzioni vulcaniche che portano i diamanti in superficie, così come i terreni elevati lontani dai confini delle placche.

Combinando modelli computerizzati geodinamici, tomografia sismica (simile a un’ecografia medica ma che utilizza onde sismiche per visualizzare l’interno della Terra) e ricostruzioni delle posizioni passate delle placche, i ricercatori hanno fatto risalire la NAA al periodo in cui il Mare del Labrador si aprì e la Groenlandia si allontanò dal Canada da 90 a 80 milioni di anni fa.

Le rocce “gocciolano” si muovono lentamente sotto il continente

Il professor Sascha Brune, coautore dello studio e capo della sezione di modellazione geodinamica della GFZ, ha spiegato: “Queste instabilità convettive fanno sì che pezzi di roccia, spessi diverse decine di chilometri, affondino lentamente dalla base dello strato esterno della Terra noto come litosfera. Quando la litosfera si assottiglia, il materiale del mantello più caldo sale per prendere il suo posto, creando una regione calda nota come anomalia termica.

“Le nostre ricerche precedenti mostrano che questi ‘gocciolamenti’ di roccia possono formarsi in serie, come le tessere del domino quando cadono una dopo l’altra, e migrare in sequenza nel tempo. La struttura che vediamo sotto il New England è molto probabilmente una di queste gocce, che ha avuto origine lontano da dove si trova ora.”

Sulla base dei calcoli del team, la NAA sembra spostarsi verso sud-ovest attraverso la litosfera nordamericana a una velocità di circa 20 chilometri per milione di anni. Le sue dimensioni e profondità attuali, pari a circa 350 km di larghezza, si allineano bene con le previsioni per queste instabilità del mantello a lento movimento. I ricercatori stimano che il centro dell’anomalia potrebbe passare sotto la regione di New York entro circa 15 milioni di anni.

Una controparte della Groenlandia

Lo studio suggerisce anche che un’anomalia calda simile esista anche sotto la Groenlandia centro-settentrionale. Questa struttura potrebbe condividere la stessa origine della NAA e potrebbe essere la sua controparte geologica, essendosi formata sul lato opposto del Mare del Labrador durante la disgregazione.

Sotto la Groenlandia, questa profonda fonte di calore aumenta la temperatura sul fondo della spessa calotta glaciale, influenzando il modo in cui il ghiaccio scorre e si scioglie oggi. Come ha osservato il professor Gernon, “le antiche anomalie del calore continuano a svolgere un ruolo chiave nel modellare la dinamica delle calotte glaciali continentali dal basso”.

Processi di lunga durata che modellano i continenti

Il dottor Derek Keir, coautore dello studio e specialista in tettonica presso l’Università di Southampton e l’Università di Firenze, ha dichiarato: “L’idea che il rifting dei continenti possa causare gocciolamenti e cellule di roccia calda circolanti in profondità che si diffondono per migliaia di chilometri nell’entroterra ci fa ripensare a ciò che sappiamo sui bordi dei continenti sia oggi che nel profondo passato della Terra”.

I risultati supportano lavori precedenti che mostrano che i processi profondi della Terra possono continuare molto tempo dopo che l’attività in superficie si è calmata. Queste instabilità persistenti possono influenzare tutto, dal sollevamento e dall’erosione ai modelli vulcanici interni, anche nelle regioni considerate geologicamente stabili.

Il professor Gernon ha aggiunto: “Anche se la superficie mostra pochi segni di tettonica in corso, nelle profondità sottostanti, le conseguenze dell’antico rifting sono ancora in atto. L’eredità della disgregazione dei continenti su altre parti del sistema Terra potrebbe essere molto più pervasiva e longeva di quanto pensassimo in precedenza”.