Comprendere il ruolo del magma nel plasmare il nostro pianeta
Lo studio della tettonica a placche può aiutarci a comprendere le modalità di evoluzione della superficie del nostro pianeta e a prevedere possibili eventi futuri. Gli scienziati si sono spesso concentrati sui confini nei quali si incontrano queste placche, perché è qui che si verificano molti fenomeni interessanti, come lo sviluppo delle montagne, i terremoti e i vulcani. «La presenza di vulcani ai confini delle placche testimonia l’esistenza di magma (roccia liquida) in corrispondenza e al di sotto degli stessi confini», osserva Richard Katz(si apre in una nuova finestra), ricercatore principale di RIFT-O-MAT e ricercatore presso l’Università di Oxford(si apre in una nuova finestra), nel Regno Unito. «Per me, questo aspetto solleva l’interrogativo di come il magma entri nella meccanica della tettonica a placche: ho capito che racchiudesse molte idee da esplorare.»
Fasi liquide e solide nelle zone di rift
Sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra), Katz ha potuto approfondire la questione. «Il progetto RIFT-O-MAT è stato costruito intorno all’interazione meccanica tra le fasi liquide e quelle solide nelle zone di rift», spiega l’esperto. Si tratta di zone in cui il magma risale verso la superficie, dando luogo ad attività geologiche come eruzioni vulcaniche e sorgenti calde. Katz ha voluto considerare anche il ghiaccio e l’acqua nei ghiacciai terrestri, caratterizzati da analoghe interazioni tra liquidi e solidi. Lavorando insieme alle ricercatrici post-dottorato Adina Pusok e Yuan Li, nonché allo studente di dottorato Hanwen Zhang e al ricercatore associato Dave May, Katz ha sviluppato un sofisticato quadro matematico e di codice volto a cogliere la frattura della roccia guidata dai fluidi, che è stato utilizzato per modellare il rift dell’Africa orientale. «La ricerca di dottorato di Hanwen sulla meccanica tra liquidi e solidi del ghiaccio ci ha inoltre insegnato come viene studiata la frattura guidata dai fluidi nella comunità interessata», afferma Katz. Al team si è poi aggiunto Tim Davis, esperto in materia di dicchi magmatici. «Tim ha svolto un lavoro eccezionale al fine di comprendere il modo in cui i mega-dicchi possano raggiungere lunghezze di circa 1 000 km senza eruttare», aggiunge Katz.
Magmatismo e tettonica a placche
Questo lavoro innovativo ha determinato la realizzazione di una serie di scoperte fondamentali. In primo luogo, la modellizzazione ha dimostrato che il magmatismo, ovvero il processo di formazione e movimento del magma, è in grado di ridurre drasticamente la forza necessaria per spaccare una placca tettonica. Inoltre, le nuove scoperte sui mega-dicchi dimostrano anche che non sono intrinsecamente ad alta pressurizzazione e sono in grado di estendersi per oltre 1 000 km in quanto si propagano in discesa. Il progetto ha anche fatto luce sulle variazioni del livello del mare nel corso dell’epoca del Pleistocene, grazie al sorprendente legame con la spaziatura delle faglie della dorsale medio-oceanica; secondo quanto affermato da Katz, è in arrivo un manoscritto inteso a spiegare questa teoria. Nel complesso, il progetto ha contribuito a mettere in connessione le osservazioni sul magmatismo con quelle sulla tettonica a placche. «Questo ci aiuta a comprendere perché il nostro mondo ha un carattere apparentemente unico», osserva Katz. «E se il nostro mondo, con la tettonica a placche e un ambiente adatto alla vita, non è unico, allora ci aiuta a immaginare le condizioni che devono essere soddisfatte altrove.»
Oceanografia fisica dell’oceano magmatico basale
Katz sta attualmente sviluppando alcune teorie per spiegare l’oceanografia fisica dell’oceano magmatico basale, ossia uno strato di roccia fusa sul fondo del mantello, cercando inoltre di comprendere in maniera migliore il comportamento macroscopico adottato dalle rocce. «Sto utilizzando le idee sviluppate nell’ambito di RIFT-O-MAT al fine di studiare i vulcani di fango (che eruttano fanghi ricchi di metano)», osserva il ricercatore, che conclude: «Sto per di più collaborando con Adina, che ora è docente a Oxford, sui problemi associati alla fusione parziale del mantello terrestre. È sempre proficuo tornare su vecchie idee con nuove prospettive, per cui prima o poi tornerò a quelle sviluppate nel corso del progetto.»
