Una roccia dell’isola di Goodenough, nella Papua Nuova Guinea orientale, conserva tracce di un viaggio iniziato circa 4,4 milioni di anni fa: mentre sprofondava nella Terra, raggiunse circa 700 °C a 45 chilometri di profondità, ma oltre i 90 chilometri si riscaldò di appena altri 100 °C. Questa sequenza, con una fase iniziale insolitamente calda seguita da condizioni più fredde in profondità, non corrisponde a quanto prevedono i modelli termici delle zone di subduzione.
La ricerca, pubblicata su Nature Geoscience, è stata condotta da un gruppo che comprende il geoscienziato Jan Schönig dell’Università di Gottinga, in Germania, primo autore dello studio, e il geologo Axel Schmitt della Curtin University, in Australia. Il campione proviene da un affioramento più esteso che contiene eclogite, una roccia formatasi ad alta pressione.
Le analisi indicano che la roccia fu trascinata oltre 90 chilometri sotto la superficie in una zona di subduzione, dove una placca tettonica scende sotto un’altra. A sostegno di questa ricostruzione c’è la presenza di coesite, un minerale che si forma soltanto a pressioni tipiche di quelle profondità o superiori. Gli zirconi presenti nel campione hanno aiutato a stabilire quando si verificò il processo: la coesite si sarebbe formata circa 4,4 milioni di anni fa.
La roccia faceva parte di un frammento di crosta continentale finito al confine tra due placche. In genere, la subduzione porta verso il basso rocce relativamente fredde, che impiegano tempo a riscaldarsi e possono quindi restare più fredde dell’ambiente circostante. In questo caso, però, le tracce registrate dal campione suggeriscono che la roccia fosse già molto calda a profondità relativamente ridotte e che abbia incontrato condizioni più fredde durante la discesa.
«Ciò che rende questa roccia così interessante è che registra due condizioni termiche molto diverse, in fasi differenti del suo periodo trascorso nelle profondità della Terra», afferma Schmitt. «A circa 45 chilometri di profondità la roccia era sorprendentemente calda, ma, scendendo ancora, è entrata in un ambiente più freddo di quanto ci aspetteremmo normalmente a quella profondità».
Secondo Schönig, il risultato «contraddice gli attuali modelli termici delle zone di subduzione». Schmitt definisce inaspettato il passaggio da condizioni relativamente calde a profondità minori a condizioni più fredde in profondità e propone due possibili spiegazioni. L’intenso scorrimento lungo il contatto tra le placche potrebbe aver generato calore aggiuntivo vicino alla superficie; in alternativa, la zona di subduzione potrebbe essere giovane e non essersi ancora raffreddata fino alle temperature più basse previste dai modelli.
Sono ipotesi, non conclusioni definitive. Come osserva Schmitt, i risultati suggeriscono che la struttura termica delle zone di subduzione potrebbe essere più complessa di quanto si pensasse. Ricostruire come cambiano le temperature in queste aree può aiutare a comprendere i processi che, nel corso di milioni o miliardi di anni, contribuiscono a modellare la superficie terrestre. «Una minuscola roccia può rivelare informazioni cruciali sulla grande roccia su cui viviamo tutti», conclude il geologo.
