Il "vento" dello strato intermedio della Terra soffia attraverso un passaggio segreto sotto Panama / 'Wind' from Earth's middle layer blows through a secret passage beneath Panama

Il "vento" dello strato intermedio della Terra soffia attraverso un passaggio segreto sotto Panama / 'Wind' from Earth's middle layer blows through a secret passage beneath Panama

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori hanno scoperto un buco nello strato del

 mantello terrestre nella placca tettonica delle

 Cocos, che si trova appena al largo della costa di

 Panama. Qui è mostrato un rendering 3D di una

 mappa topografica di Panama. / Researchers found a hole in the mantle layer of Earth in the Cocos tectonic plate, which lies right off the coast of Panama. Shown here, a 3D rendering of a topographic map of Panama.  (Credito immagine: FrankRamspott/iStock/Getty Images)

I ricercatori hanno appena scoperto un passaggio

 geologico nascosto.

Un passaggio geologico segreto sotto Panama potrebbe spiegare perché le rocce del mantello terrestre si trovano a più di 1.000 miglia (1.609 chilometri) da dove hanno avuto origine. 

Questa apertura, situata a circa 62 miglia (100 km) sotto la superficie terrestre, potrebbe consentire a un flusso di materiali del mantello di viaggiare da sotto le isole Galápagos a sotto Panama. 

Questa forma di trasporto mai scoperta prima può anche aiutare a spiegare perché Panama ha pochissimi vulcani attivi. Sulla costa occidentale dell'America centrale, la placca tettonica di Cocos si sta immergendo e spinge la crosta oceanica sotto la crosta continentale delle placche tettoniche nordamericane, caraibiche e panamensi, un processo chiamato subduzione. Questa zona di subduzione crea una linea di vulcani chiamata Arco vulcanico centroamericano dove la lava si spinge attraverso i confini. Ma il vulcanismo si ferma a Panama occidentale, che si trova sulla placca panamense, ha affermato David Bekaert, uno studioso post-dottorato in chimica marina e geochimica presso la Woods Hole Oceanographic Institution nel Massachusetts.

Questa relativa pace è stata a lungo un mistero. Ora, Bekaert ed i suoi colleghi riferiscono in un nuovo studio pubblicato il 23 novembre sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences che il colpevole potrebbe essere un'apertura simile a una finestra nella placca tettonica delle Cocos che viene spinta verso il centro della Terra.  

Tracciamento anomalie 

Bekaert ed i suoi colleghi stanno cercando di capire di più su come funziona la subduzione vicino all'America Centrale. La subduzione della placca Cocos sotto il Nord America ha la capacità di causare grandi terremoti, incluso il terremoto del Chiapas del 2017 , un terremoto di magnitudo 8,1 che ha ucciso dozzine di persone.

Per saperne di più, i ricercatori hanno approfondito la geochimica della regione, raccogliendo campioni di roccia vulcanica e campioni di gas e fluidi dalle sorgenti termali. Erano interessati a esaminare i rapporti degli isotopi molecolari, che sono variazioni degli stessi atomi con un diverso numero di neutroni nei loro nuclei. In questo caso i ricercatori si sono particolarmente concentrati sugli isotopi di elio e piombo. 

"Diverse fonti di materiale geologico hanno in genere composizioni diverse, quindi possiamo monitorare il contributo di diverse regioni del mantello", ha detto Bekaert a WordsSideKick.com. 

Il mantello è per lo più costituito da rocce silicatiche, che sono rocce con una particolare struttura di silicio e atomi di ossigeno. Ma la composizione precisa può variare molto anche su piccole distanze. I ricercatori hanno scoperto che c'erano alcune strane anomalie sotto l'America Centrale. 

"Abbiamo scoperto che in particolari luoghi dell'America Centrale, vale a dire Panama occidentale e dietro l'arco vulcanico in Costa Rica, abbiamo alcune firme esotiche [di geochimica] che assomigliano davvero a quelle che hai nelle Isole Galápagos", ha detto Bekaert. 

Soffiando nel vento (mantello) 

Questo era strano, perché non c'era un modo chiaro per spiegare come gli elementi del mantello delle Galápagos potessero arrivare fino a Panama, ha detto Bekaert. I ricercatori si sono quindi rivolti all'imaging sismico del mantello, che utilizza le onde sismiche per mappare ciò che c'è sotto la superficie, ed alla modellazione al computer per cercare di spiegare cosa potrebbe succedere.

Hanno scoperto che nel profondo di Panama, le parti sepolte del piatto Cocos potrebbero contenere la risposta. Quando una placca tettonica scivola sotto un'altra placca tettonica durante la subduzione, quella placca in subduzione non scompare; mantiene la sua struttura mentre si macina nel mantello, riscaldandosi e deformandosi solo gradualmente. 

"Appena sotto Panama, c'è un foro, una finestra attraverso la lastra, che consente l'afflusso di questo componente del mantello", ha detto Bekaert. 

Questa finestra può essere il risultato di una frattura naturale e preesistente nella crosta di Cocos in subduzione, oppure può essere un luogo in cui la crosta si è spezzata durante la subduzione. In ogni caso, lascia passare i materiali, da un lato all'altro della lastra, come una brezza attraverso una finestra aperta.

Ciò ha lasciato la domanda su cosa potrebbe guidare la brezza. I ricercatori hanno trovato due possibilità. Il primo è che i materiali si stanno muovendo attraverso la Panama Fracture Zone, una zona di fessurazione nella crosta e nel mantello superiore che collega le Galápagos a Panama. Ma è difficile vedere cosa spingerebbe il trasporto a lunga distanza attraverso quella zona, ha detto Bekaert. Non è chiaro se tale trasporto sia possibile. 

Uno scenario più probabile, hanno scoperto i ricercatori, è che la tipica circolazione su larga scala del mantello spinge semplicemente i materiali attraverso l'apertura nella lastra in subduzione.

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"Quando abbiamo eseguito la modellazione della circolazione del mantello in questo luogo, ti aspetti questo flusso di mantello globale profondo", ha detto Bekaert. 

L'esistenza della finestra del mantello può anche spiegare la mancanza di vulcani attivi a Panama, ha detto Bekaert. L'acqua imprigionata nella crosta delle lastre in subduzione tende a favorire la formazione di vulcani perché l'acqua abbassa il punto di fusione delle rocce, portando alla formazione di magma. L'apertura nella lastra sotto Panama significa che c'è una fessura nella crosta ricca d'acqua in quel punto, il che a sua volta significa che è più difficile far scorrere lì il magma fuso. 

Il flusso del mantello scoperto dal gruppo è poco studiato, ha detto Bekaert, ma ci sono anomalie inspiegabili nella chimica del mantello in tutto il mondo. Il gruppo spera di condurre un'analisi simile in Cile, ma alla fine vuole espandere il metodo in tutto il mondo. 

"Nessuno ha mai pensato a questo processo prima", ha detto Bekaert, "quindi voglio solo prendere in considerazione tutti i dati". 

ENGLISH

Researchers just discovered a geological hidden passageway.

A geological secret passage beneath Panama may explain why rocks from Earth's mantle are found more than 1,000 miles (1,609 kilometers) from where they originated. 

This opening, located some 62 miles (100 km) below Earth's surface, may allow a flow of mantle materials to travel all the way from beneath the Galápagos Islands to beneath Panama. 

This never-before-discovered form of transport may also help explain why Panama has very few active volcanoes. On the west coast of Central America, the Cocos tectonic plate is diving down and pushes oceanic crust under the continental crust of the North American, Caribbean and Panama tectonic plates, a process called subduction. This subduction zone creates a line of volcanoes called the Central American Volcanic Arc where lava pushes through the boundaries. But the volcanism stops in western Panama, which sits on the Panama plate , said David Bekaert, a postdoctoral scholar in marine chemistry and geochemistry at Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts.

This relative peace has long been a mystery. Now, Bekaert and his colleagues report in a new study published Nov. 23 in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences that the culprit may be a window-like opening in the Cocos tectonic plate that's being pushed down toward Earth's center.  

Tracking anomalies 

Bekaert and his colleagues are trying to understand more about how subduction works near Central America. The subduction of the Cocos plate under North America has the capacity to cause large earthquakes, including the 2017 Chiapas quake, a magnitude-8.1 temblor that killed dozens.

To learn more, the researchers delved into the geochemistry of the region, collecting volcanic rock samples as well as gas and fluid samples from hot springs. They were interested in looking at ratios of molecular isotopes, which are variations of the same atoms with different numbers of neutrons in their nuclei. In this case, the researchers were particularly focused on isotopes of helium and lead. 

"Different sources of geological material typically have different compositions, so we can track the contribution from different regions of the mantle," Bekaert told Live Science. 

The mantle is mostly made up of silicate rocks, which are rocks with a particular structure of silicon and oxygen atoms. But the precise composition can vary a lot over even small distances. The researchers found that there were some strange anomalies under Central America. 

"We found that in particular places of Central America, namely western Panama and behind the volcanic arc in Costa Rica, we have some exotic signatures [of geochemistry] that really resemble what you have in the Galápagos Islands," Bekaert said. 

Blowing in the (mantle) wind 

This was strange, because there was no clear way to explain how mantle elements from the Galápagos could get all the way to Panama, Bekaert said. The researchers then turned to seismic imaging of the mantle, which uses earthquake waves to map what's beneath the surface, and computer modeling to try to explain what might be going on.

They found that deep beneath Panama, the buried portions of the Cocos plate may hold the answer. When a tectonic plate slides under another tectonic plate during subduction, that subducting plate doesn't just disappear; it retains its structure as it grinds down into the mantle, only gradually heating and warping. 

"Just beneath Panama, there is a hole, a window through the slab, that allows for the influx of this mantle component," Bekaert said. 

This window may be the result of a natural, pre-existing fracture in the subducting Cocos crust, or it may be a place where the crust snapped during subduction. Either way, it lets materials pass through — from one side of the plate to the other — like a breeze through an open window.

That left the question of what might be driving the breeze. The researchers found two possibilities. The first is that the materials are moving through the Panama Fracture Zone, a zone of cracking in the crust and upper mantle that connects the Galápagos to Panama . But it's difficult to see what would drive long-distance transport through that zone, Bekaert said. It's not clear whether such transport is even possible. 

A more likely scenario, the researchers found, is that the typical, large-scale circulation of the mantle simply drives materials through the opening in the subducting slab.

"When we have done the modeling of the mantle circulation in this place, you expect this deep global mantle flow," Bekaert said. 

The existence of the mantle window can also explain the lack of active volcanoes in Panama, Bekaert said. Water locked into the crust of subducting slabs tends to promote the formation of volcanoes because water lowers the melting point of rocks, leading to the formation of magma. The opening in the slab under Panama means there is a gap in the water-rich crust in that spot, which in turn means it's harder to get melty magma flowing there. 

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The mantle flow the team discovered is under-studied, Bekaert said, but there are unexplained anomalies in the chemistry of the mantle all over the world. The team hopes to conduct a similar analysis in Chile next, but ultimately wants to expand the method around the globe. 

"No one's been thinking about this process before," Bekaert said, "so I just want to consider all the data." 

Da:

https://www.livescience.com/mantle-material-flow-panama-window