L'acqua e le altre sostanze volatili (come la CO2) che circolano nella profondità della Terra hanno avuto un ruolo fondamentale nella genesi dei continenti, nella nascita della vita sul pianeta, nella distribuzione delle risorse minerarie e nella dislocazione delle aree interessate da vulcani e terremoti. Le zone di subduzione, dove convergono le placche terrestri e dove la litosfera viene "riciclata" nel mantello sottostante, sono i punti in cui si spostano i maggiori volumi d'acqua: qui l'acqua penetra nelle profondità della Terra e viene di nuovo espulsa attraverso le eruzioni vulcaniche.
Ora uno nuovo studio pubblicato su Nature fornisce la prima prova diretta del fatto che questo ciclo dell'acqua che coinvolge gli strati profondi della Terra ha un legame diretto con la produzione di magma e la genesi dei terremoti. La ricerca è stata condotta nell'Arco vulcanico delle Piccole Antille, nella parte orientale del Mar dei Caraibi.
Ciclo continuo. «Mentre le placche viaggiano dalla loro iniziale collocazione alle dorsali medio-oceaniche nelle zone di subduzione, l'acqua di mare entra nelle rocce attraverso le fratture e le faglie e si lega ai minerali. Una volta raggiunta una zona di subduzione, la placca che sprofonda si riscalda e viene compressa, così da rilasciare tutta o parte della sua acqua» spiega George Cooper, scienziato dell'Università di Bristol e primo autore dello studio. «L'acqua rilasciata abbassa il punto di fusione delle rocce circostanti e genera il magma, che galleggia e si muove verso l'alto, generando infine le eruzioni nell'arco vulcanico sovrastante. Queste eruzioni sono potenzialmente esplosive per le sostanze volatili contenute nella sostanza fusa. Lo stesso processo può scatenare terremoti e influenzarne proprietà essenziali come l'energia rilasciata e la capacità di generare tsunami».
Indagini a tutto campo. I ricercatori hanno raccolto dati con navi di ricerca, attraverso stazioni sismiche sistemate sotto le isole studiate, con un intenso lavoro geologico sul campo, e con l'analisi chimica e mineralogica delle rocce. Per ricostruire il percorso dell'acqua lungo tutta la zona di subduzione, hanno studiato la composizione chimica delle piccole tasche di magma rimaste intrappolate nei cristalli vulcanici. Hanno così scoperto che le rocce serpentinitiche, un gruppo di minerali ricchi di acqua contenuti nella placca subducente, costituiscono le principali riserva d'acqua nella regione centrale di questo arco vulcanico, dove si trovano le isole più grandi e con la maggiore produzione di magma. Le parti più ricche d'acqua sono quelle in cui la roccia è caratterizzata dalle maggiori zone di frattura, e le aree più spesso colpite da piccoli terremoti sono quelle in cui sono presenti maggiori quantità di fluido sotto la superficie terrestre.
Collegamento diretto. In altre parole, le misurazioni hanno confermato il modello teorico che lega il ciclo interno dell'acqua alle manifestazioni sismiche e vulcaniche. Occorrerà capire se la stessa correlazione esiste anche con i terremoti più intensi, in grado di provocare tsunami. Se così fosse, studi come questo potrebbero essere utilizzati per le valutazioni del rischio sismico.
