Uno specchio d'acqua potrebbe nascondersi a più di 250 miglia (400 chilometri) sotto i tuoi piedi.
Ecco dove il mantello terrestre incontra la crosta. I geoscienziati avevano a lungo pensato che sotto questa zona di transizione (a partire da 255 miglia, o 410 km, in profondità) un minerale pieno d'acqua chiamato brucite fosse instabile e così decomposto, inviando molecole d'acqua che scorrevano verso la superficie del pianeta.
Ma una nuova ricerca suggerisce che prima che la brucite - che è il 50% di ossido di magnesio e il 50% di acqua - si decomponga, si trasforma in un'altra struttura 3D più stabile. La scoperta, dettagliata online il 21 novembre sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences, significa che c'è una scorta d'acqua situata più in profondità nella Terra di quanto si pensasse in precedenza.
"Non era del tutto previsto", ha detto il coautore dello studio Andreas Hermann, docente di fisica computazionale all'Università di Edimburgo in Scozia. "perché la gente ha studiato questo materiale per decenni e nessuno ha mai pensato di vedere se ci sarebbe stata un'altra fase prima che alla fine cadesse a pezzi."
Sondare la Terra profonda
In precedenza gli scienziati credevano che la brucite fosse rimasta stabile solo fino alla zona di transizione, uno strato di 155 miglia di profondità (250 km) appena sotto il mantello superiore. In parte, la struttura del minerale ha informato questo punto di vista. La brucite è un materiale stratificato in cui le molecole di ogni strato sono fortemente legate l'una all'altra ma debolmente collegate ad altri strati. Un materiale come questo, se schiacciato con una pressione sufficiente, deve subire una sorta di cambiamento. I ricercatori avevano precedentemente ipotizzato che in risposta alla pressione della zona di transizione, che raggiunge circa 200.000 atmosfere, la brucite si sgretolasse. (Un'atmosfera è approssimativamente la pressione a livello del mare).
Incapace di sondare direttamente la Terra profonda, Hermann e il suo coautore, Mainak Mookherjee, professore di geologia presso la Florida State University, usarono calcoli quantomeccanici, analizzando varie possibili strutture per la brucite in condizioni di Terra profonda.
"Questo è il big-data computing", ha detto Hermann. "Creiamo migliaia di strutture, le ottimizziamo tutte e facciamo calcoli abbastanza precisi che se qualcosa si distingue come più stabile di qualcos'altro, possiamo affermare con sicurezza che è così".
La brucite è un minerale ben studiato e relativamente semplice. Ciò nonostante, Hermann ha affermato che la chiave per i nuovi calcoli era ignorare le ipotesi esistenti sulla brucite. Dopo diversi mesi di funzionamento di varie strutture attraverso il loro programma per computer, i ricercatori hanno scoperto una fase precedentemente sconosciuta della brucite che sarebbe stata in grado di resistere alle alte pressioni riscontrate nel mantello inferiore.
Anche con questa nuova fase della brucite, gli scienziati non sono ancora in grado di misurare direttamente la quantità della sostanza nel mantello o la quantità di acqua contenuta nel minerale. Tuttavia, Hermann e Mookherjee hanno elaborato le proprietà elastiche della nuova fase della brucite. Sapendo questo, disse Hermann, i sismologi potrebbero essere in grado di rilevare la quantità di brucite presente nel mantello perché le firme dei terremoti differiscono in base all'elasticità della roccia attraverso la quale viaggiano.
Perché la brucite è importante
Le stime attuali suggeriscono che la Terra profonda può contenere quanta più acqua di tutti gli oceani sulla superficie del pianeta combinati. Questo serbatoio di acqua, e anche la brucite trove aggiuntiva può contenere, sono di vitale importanza per il movimento dei materiali attraverso la Terra. Mentre i minerali contenenti acqua viaggiano attraverso gli strati della Terra, i materiali alla fine si decompongono, rilasciando l'acqua che torna sulla superficie, spesso attraverso l'attività vulcanica.
L'acqua è essenziale per il riciclo dei minerali attraverso il vulcanismo e la tettonica delle placche, poiché fornisce la lubrificazione necessaria affinché i vari materiali rocciosi si spostino uno accanto all'altro, come avviene nelle zone di subduzione. Inoltre aiuta alcuni materiali a dissolversi durante lo spostamento attraverso il ciclo roccioso. Senza acqua, disse Hermann, il pianeta si sarebbe fermato geologicamente. Ciò significa nessuna nuova crosta o terreno e una battuta d'arresto nel vulcanismo; questi cambiamenti potrebbero avere effetti catastrofici sulla terra e sull'atmosfera del pianeta.
A parte il potenziale cambiamento della comprensione degli scienziati sui bacini idrici molto al di sotto della superficie terrestre, Hermann ha affermato che questa ricerca sostiene un nuovo modo di pensare alla Terra profonda in generale. I ricercatori non avrebbero trovato questa nuova fase se avessero favorito la versione accettata, ha affermato.
