Scienze

Le onde sismiche che attraversano la Terra sono indifferenti all'acqua

Uno studio dimostra che l'acqua nel mantello superiore della Terra non influenza le onde sismiche: questo mette in discussione molte delle nostre conoscenze su tettonica, vulcani e terremoti.

Quando si verifica un terremoto, i sismometri posti sulla superficie terrestre registrano le vibrazioni indotte dal sisma sotto forma di onde sismiche. L'analisi delle onde sismiche dà modo agli scienziati di mappare le strutture interne della Terra, attraversate dalle onde.

Misurando la velocità con cui le onde sismiche viaggiano a varie profondità i geofisici possono determinare con precisione la natura del materiale attraversato. Si ottengono così delle mappe la cui accuratezza dipende esclusivamente dalla quantità di dati a disposizione (perché si tratta pur sempre di studi indiretti, dal momento che più in giù di tanto non possiamo andare di persona) e dalle conoscenze che abbiamo su come i vari tipi di rocce influenzano le velocità delle onde sismiche.

Ora i ricercatori del MIT e dell'Australian National University hanno scoperto che le onde sismiche sono essenzialmente "cieche" ad una sostanza molto comune, che abbiamo scoperto essere abbondante all'interno della Terra (ma non in forma facile da usare): l'acqua.

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Una mappa della Terra sulla base della velocità di propagazione delle onde "S" dei terremoti.

Le acque della Terra. Lo studio, pubblicate su Nature, dimostra in modo inequivocabile che le onde sismiche non danno informazioni sulla presenza di acqua profonda nel mantello superiore della Terra: l'acqua, insomma, non ha alcun effetto sulla velocità di trasmissione delle onde sismiche - e perciò i dati non la rivelano.

Le conclusioni dello studio sono davvero molto importanti e bisognerà, innanzi tutto, reinterpretare le mappe sismiche dell'interno del pianeta.

Un esempio per tutti: lungo le fratture medio-oceaniche, là dove le placche si allontanano tra loro, fuoriescono grandi quantità di lave, la cui formazione è strettamente legata alla presenza di acqua nella crosta e nel mantello, in quanto abbassa il punto di fusione delle rocce. Stando allo studio, quell’acqua non viene "vista" dalle onde sismiche e, di conseguenza, le nostre deduzioni e previsioni sono semplicemente sbagliate.

Perché là dove una diminuzione di velocità delle onde sismiche era finora interpretata come presenza di acqua, indicherebbe in realtà la presenza di magma liquido, che è cosa ben diversa.

Le conseguenze. Il team di ricercatori coordinato da Ulrich Faul (MIT) è partito da campioni di olivina, un minerale che costituisce la maggior parte del mantello superiore della Terra e ne determina le proprietà. All’interno dell’olivina hanno intrappolato varie quantità di acqua e poi sottoposto i campioni a sollecitazioni varie a elevata temperatura e pressione, per simulare le condizioni all'interno della Terra e le deformazioni indotte dalle onde sismiche.

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Lo studio di come si propagano le onde sismiche ci permette di costruire "modelli" della struttura della Terra.

«Ci aspettavamo di trovare una correlazione precisa tra la quantità di acqua di un campione e la risultante di sollecitazioni e deformazioni», spiega Faul.

Quando però i test hanno iniziato a mostrare risultati differenti, i ricercatori hanno modificato la composizione dei campioni (la quantità di acqua) e condotto ulteriori misure, ottendo gli stessi risultati. Alla fine è stato evidente il fatto che l'ipotesi originale fosse errata.

geofisica
L'interno del nostro pianeta è ancora in gran parte un mistero da svelare. © Shutterstock

«Dalle misure di torsione, le rocce si sono comportate come se fossero asciutte, anche col loro carico d'acqua», commenta Faul: «a quel punto sapevamo che l'acqua non influenza la trasmissione delle onde sismiche». Che ci sia o non ci sia acqua, le onde sismiche viaggiano insomma allo stesso modo.

Per un geologo sapere se c’è o meno acqua è importantissimo, perché porta a stime differenti sulla temperatura di fusione delle rocce e sul comportamento delle lave sotto pressione: là dove c’è più acqua, è più facile che una frattura si "muova" e dia origine a un terremoto.

Da tutto ciò è facile intuire l'importanza dello studio: si tratta "solo" di rivedere molte delle cose che crediamo di sapere sull’interno del nostro pianeta e finora dedotte unicamente dalle onde sismiche. Sicuramente porterà a interpretare meglio fenomeni di notevole importanza per tutti noi, a partire dalle eruzioni e dai terremoti, ma intanto c'è un gran lavoro da fare.

15 marzo 2018 Luigi Bignami
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