Natura

Dentro il nostro pianeta: la mappa in 3D della Terra

Con l'aiuto di un super computer si sta realizzando la più precisa ricostruzione dell'interno del nostro pianeta fino a 1800 km di profondità: prende forma una straordinaria mappa in 3D delle viscere della Terra.

Ogni terremoto di forte intensità è quasi sempre causa di distruzioni, ma per i geofisici (i geologi che studiano l’interno della Terra) sono anche eventi molto importanti per lo studio dell’interno del nostro pianeta. I terremoti infatti creano onde (dette appunto sismiche) la cui velocità di propagazione permette di capire che cosa c’è sotto la superficie, dal tipo di roccia alla presenza di magma in risalita, fino a depositi di petrolio o di minerali.

Titan, il supercomputer. Da molti anni i geofisici utilizzano le onde sismiche per studiare il pianeta. Recentemente Jeroen Tromp e il suo gruppo di lavoro della Princeton University hanno dato il via a un progetto ambizioso, che ha l'obiettivo di definire con grande precisione la struttura del mantello terrestre fino a 1800 km di profondità, che è più o meno la metà della distanza tra la superficie e la parte più esterna del nucleo.

Per lo sviluppo di queste mappe della Terra usano uno dei più potenti supercomputer al mondo, Titan, in grado di eseguire più di 20 milioni di miliardi di calcoli al secondo (20 biliardi per la notazione europea, 20 quadrillion per quella Usa) e che di trova al Dipartimento dell'Oak Ridge National Laboratory del Tennessee.

Tre aree del mantello terrestre sono già state studiate in dettaglio fino a 560 km di profondità

La Terra in 3D. Tromp sta elaborando le onde sismiche di 3000 terremoti di magnitudo superiore a 5,5 registrate da migliaia di stazioni sismiche di tutto il mondo. Incrociando questa immensa quantità di dati si potranno ricostruire le caratteristiche interne del pianeta. «L’obiettivo finale è una mappa dell’intera Terra in 3D che ci darà modo di avere un quadro molto preciso sulla risalita di magma all’interno del pianeta», ha spiegato Tromp, oltre che a "comporre le strutture anomale".

Prevedere terremoti ed eruzioni? Le strutture anomale sono quelle parti di crosta terrestre che si infilano nel mantello là dove ci sono gli scontri tra le zolle. Il movimento di questi corpi causa da un lato forti tensioni nel mantello (tensioni che si scaricano in terremoti), dall’altro alla formazioni di magmi che, a causa della minore densità rispetto alle rocce circostanti, tendono a risalire, dando vita a imponenti eruzioni vulcaniche, generalmente di tipo esplosivo.

Così appaiono le ricostruzioni eseguite dal supercomputer Titan

Difficoltà enormi. Se da un punto di vista teorico tutto ciò sembra relativamente facile da realizzare, dal punto di vista pratico le difficoltà sono immense. Bisogna infatti fare leggere al computer una mole immensa di dati, i quali hanno spesso parametri diversi tra loro; poi bisogna creare i modelli di confronto tra i risultati ottenuti e la realtà. Solo a questo punto si può pensare di spingersi a studiare le profondità della Terra.

Già 3 aree della Terra. Il progetto di Tromp ha già dato risultati importanti per tre zone studiate negli ultimi otto anni, usati anche come test di verifica. Le tre zone sono la California, l’Europa e il sud-est asiatico per le quali sono stati analizzati i dati rispettivamente di 143, 190 e 227 terremoti. Questo studio iniziale ha permesso di vedere in profondità fino a 560 km.

La ricostruzione dell'interno del mantello sotto una parte dell'Europa ha permesso di definire come l'Africa si infila sotto il continente europeo.

Dove l'Africa va sotto all'Europa. Per l’Europa Tromp ha potuto disegnare la lingua di roccia che dall’Africa si incunea sotto il nostro continente. Una ricostruzione che permette di identificare aree pericolose dal punto di vista sismico e non ritenute tali da osservazioni fatte solo in superficie. Secondo il geofisico, il quadro preciso e dettagliato dell’intero pianeta potrebbe essere pronto prima della fine del 2015.

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18 marzo 2015 Luigi Bignami
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