I geologi hanno scoperto i dettagli della struttura interna del supervulcano Yellowstone, comprese le condizioni fisiche, la composizione chimica e le ragioni della formazione dei suoi vari strati. Il risultato è descritto in un articolo scientifico pubblicato su Geophysical Research Letters da Dylan Colon e Ilya Bindeman dell'Università dell'Oregon e Taras Gerya della Swiss Higher Technical School di Zurigo.
Già nel 2014, utilizzando la "scansione" delle onde sismiche, gli scienziati hanno scoperto nelle profondità di Yellowstone un grande accumulo di magma (un corpo magmatico, come dicono gli esperti).
Tuttavia, la caldera emette troppa elio e anidride carbonica per essere spiegata solo dal corpo magmatico trovato. Ciò ha spinto gli scienziati a credere che un'altra "bolla" di magma si trovi a grandi profondità. Nel 2015 gli studi sismologici hanno confermato questa ipotesi.
Ma quanto magma c'è in questi due corpi? In che condizioni fisiche si trova? Qual è la sua composizione chimica? Tutte queste domande sono rimaste senza risposta.
Per scoprirlo, il team di Colon ha eseguito simulazioni di supercomputer su larga scala utilizzando dati sismici e leggi fisiche ben note.
Di conseguenza, i geologi hanno presentato la seguente immagine. A una profondità di 5-10 chilometri, si osserva la cosiddetta zona di transizione fragile - duttile. Qui le rocce dure e fragili della crosta superiore cedono il posto a plastica e viscose. Questo perché un aumento della temperatura aumenta la plasticità della sostanza, mentre un aumento della pressione diminuisce la fragilità.
Le complesse condizioni fisiche prevalenti in questa zona portano alla formazione di uno strato sottostante relativamente duro, non fuso, che occupa una profondità di 10-20 chilometri. È costituito principalmente da gabbro, una roccia che è magma solidificato con un alto punto di fusione.
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Al di sotto di questo strato, a una profondità di 20-40 chilometri, si trova il corpo magmatico inferiore e, sopra, quello superiore. Differiscono nella composizione chimica. In particolare, il magma superiore è costituito da riolite ed è ricco di gas disciolti. Ciò che queste strutture hanno in comune è che sono costituite da una sostanza con un punto di fusione relativamente basso. Questo rende il magma liquido. La maggior parte di questo materiale è costituito da rocce crostali fuse, sebbene il corpo magmatico inferiore sia parzialmente alimentato dal mantello.
Il "lago" superiore di magma riscalda e ammorbidisce gli strati vicini della crosta, ma la grande quantità di acqua impedisce che si riscaldi troppo. Quest'acqua alimenta anche i famosi geyser e le sorgenti calde di Yellowstone.
"I risultati della simulazione sono coerenti con le osservazioni effettuate inviando onde sismiche attraverso quest'area", spiega Bindeman. "Questo lavoro sembra confermare le ipotesi originali e darci maggiori informazioni sulla posizione del magma a Yellowstone".
I ricercatori hanno anche scoperto le caratteristiche del pennacchio del mantello che giace in profondità sotto Yellowstone. È 175 gradi Celsius più caldo delle rocce circostanti e il suo confine superiore si trova a una profondità di 80 chilometri.
"Questo studio aiuta anche a spiegare alcune delle firme chimiche che si trovano nei materiali eruttati", dice Colon. "Possiamo anche usarlo per studiare quanto sia caldo il pennacchio del mantello confrontando diversi modelli di pennacchio con la situazione reale a Yellowstone".
Purtroppo, ad oggi, i risultati del lavoro non consentono ancora di prevedere la data della prossima eruzione del supervulcano. Ricordiamo che un tale cataclisma è in grado di coprire un intero continente con uno strato di cenere. L'ultima eruzione su larga scala di Yellowstone è avvenuta circa 630 mila anni fa.
A proposito, i dati ottenuti interessano non solo i ricercatori che studiano Yellowstone. Colon ha detto che l'immagine risultante potrebbe essere tipica dei supervulcani di tutto il mondo.
Anatoly Glyantsev
