Un viaggio rivoluzionario per perforare le rocce sul fondo dell’Oceano Atlantico ha dato agli scienziati la migliore visione finora su come potrebbe apparire la Terra sotto la sua crosta.

I ricercatori hanno raccolto un campione quasi ininterrotto di roccia verde simile al marmo, lungo 1.268 metri, proveniente da una regione in cui il mantello terrestre, lo spesso strato interno che costituisce oltre l'80% del pianeta, è penetrato nel fondo dell'oceano. Le prove, che si svolgeranno l'8 agostoScienzasono stati descritti forniscono informazioni senza precedenti sui processi che portano alla formazione della crosta.

"Avevamo questa storia nella nostra testa" su come avrebbero dovuto essere queste rocce, ma è completamente diverso quando "le vedi lì su un tavolo", dice Natsue Abe, un petrologo presso l'Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia della terra marina a Yokohama.

I risultati della spedizione rappresentano una "traguardo fantastico", afferma Rosalind Coggon, geologa marina dell'Università di Southampton, nel Regno Unito. “La perforazione oceanica fornisce l’unico accesso a campioni provenienti dalle profondità della Terra, che sono fondamentali per comprendere la formazione e l’evoluzione del nostro pianeta”.

Scientists in hard hats and face masks examine core samles in a lab on board JOIDES Resolution research vessel

Il mantello oceanico della Terra, il tipo di crosta che si trova principalmente sotto i mari della Terra piuttosto che sotto i continenti, è composto principalmente da densa roccia vulcanica chiamata basalto. È molto più sottile e giovane della crosta continentale perché le rocce vengono continuamente riciclate attraverso i movimenti delle placche tettoniche.

Il basalto si forma quando il magma risale attraverso le fessure sottomarine lungo le dorsali medio-oceaniche. Il magma stesso deriva da un processo chiamato fusione parziale nel mantello, che è in gran parte costituito da minerali traslucidi, verdi e ricchi di magnesio. Quando il materiale sale nel mantello, la pressione sopra di esso diminuisce, provocando la fusione di alcuni di questi minerali e la formazione di microscopiche pellicole di magma tra i cristalli di roccia.

Normalmente solo il magma erutta sul fondo dell'oceano. Ma in alcuni punti, anche la roccia del mantello arriva in superficie, dove entra in contatto con l’acqua di mare in una reazione chiamata serpentinizzazione. Ciò modifica la struttura della roccia, conferendole un aspetto simile al marmo, e libera varie sostanze, tra cui l'idrogeno.

Facile da forare

Visitato nel maggio 2023Risoluzione JOIDESun luogo dove ciò accadde: una montagna sottomarina chiamata Massiccio di Atlantide, situata a ovest della dorsale oceanica dell'Atlantico. La nave, lunga 143 metri, è dotata di una gru alta 62 metri per la perforazione subacquea.

I ricercatori a bordo hanno deciso di farlo Città perduta forare, località sul versante sud del massiccio. La regione è caratterizzata da prese d'aria idrotermali in cui gli estremofili microbici utilizzano l'idrogeno in fuga.

"Avevamo pianificato di perforare solo 200 metri perché quello era il punto più profondo in cui gli esseri umani fossero mai riusciti a perforare la roccia del mantello", afferma Johan Lissenberg, petrologo dell'Università di Cardiff, nel Regno Unito. Ma la perforazione è stata sorprendentemente facile e tre volte più veloce del solito, e ha restituito cilindri di roccia lunghi e ininterrotti chiamati nuclei. "Così abbiamo deciso di andare avanti", dice Lissenberg. La squadra si è fermata solo quando la spedizione si è conclusa secondo il programma.

I ricercatori hanno ora pubblicato i loro primi risultati. "Quello che stiamo riportando è letteralmente ciò che si può fare sulla nave. Un team di 30 scienziati ha analizzato i nuclei giorno e notte per due mesi, documentando, centimetro per centimetro, come vengono fuori."

Deep-sea drilling: Diagram showing how researchers on a ship drilled into rock that originated in the Earth's mantle.

Quando gli scienziati hanno esaminato la struttura della roccia in dettaglio, hanno notato "caratteristiche inclinate", una firma caratteristica della teoria prevalente secondo cui il magma si separa dal mantello per diventare parte della crosta, dice Lissenberg. La roccia del mantello era anche intervallata da altri tipi di roccia nei nuclei, suggerendo che il confine tra mantello e crosta non è così netto come suggeriscono tipicamente i dati sismografici, afferma Jessica Warren, geochimica dell'Università del Delaware a Newark. Insieme, questi risultati “sono cruciali per comprendere la formazione delle placche tettoniche negli oceani”, afferma.

Futuro incerto

Il viaggio corona una degna carriera di quattro decadi per ilRisoluzione JOIDES, che la National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti aveva affittato da una società privata. Ma la NSF ha annunciato che non può più permettersi i 72 milioni di dollari all’anno che costa gestire la nave dopo aver adempiuto ai propri obblighi IODP e che il programma verrà interrotto. Ciò lascia alcuni scienziati, in particolare quelli all’inizio della loro carriera, incerti sul futuro del campo, afferma Aled Evans, geologo marino dell’Università di Southampton.

Una “grande sfida” rimanente per i geoscienziati è la perforazione attraverso lo strato basaltico e attraverso il confine crosta-mantello – chiamata discontinuità di Mohorovičić, o “Moho”. Ciò consentirebbe loro di accedere alle rocce vergini del mantello che non hanno reagito con l’acqua di mare. “Non abbiamo ancora approfondito il vero mantello”, dice Abe. La perforazione sorprendentemente regolare di Lost City fa ben sperare per questi futuri tentativi da parte della nave da ricerca giapponeseChikyupotrebbe essere effettuato, aggiunge. "Le rocce del mantello sono la parte più comune del nostro intero pianeta", afferma Evans. “Campionarli sarebbe fondamentale per capire di cosa è fatto il nostro pianeta”.