L’inusuale formazione delle isole Hawaii

Le Hawaii sono delle isole geologicamente molto particolari. Molti sappiamo che sono il risultato di attività vulcanica sottomarina, più precisamente sono il risultato di un solo Vulcano la cui attività si è ripetuta in diversi punti della placca del pacifico in movimento. In questo video di Physics Girl Noah Randolph-Flagg, studente PhD di geologia all’Università di Berkley, California, ci racconta la particolarità delle Hawaii e quello che possiamo imparare dalla loro storia.

Questa spiegazione ci porta ad un mistero che risale alla seconda guerra mondiale. Durante il conflitto, l’esercito Statunitense utilizzava aerei dotati di grandi magneti per scandagliare l’oceano pacifico in cerca di sottomarini giapponesi. Il principio prevedeva che immergendo un magnete in acqua questo sarebbe stato attratto dall’eventuale presenza del metallo dei sottomarini, tecnica che venne in seguito utilizzata dagli scienziati in barche per l’esplorazione geologica dei fondali. L’esercito osservò che questi magneti, indipendentemente dalla presenza di sottomarini venivano periodicamente attirati verso il fondale in maniera più o meno forte: qualcosa di sconosciuto nel fondale attirava il magnete.

La spiegazione riguarda la presenza di ferro nella roccia dei fondali. Se consideriamo particelle di ferro in un blocco di roccia fusa questi sono in grado di muoversi più o meno liberamente e come tutti i magneti sulla terra subiscono l’influenza del campo magnetico terrestre. Pertanto nella roccia fusa le particelle di ferro tendono ad allinearsi secondo il campo magnetico terrestre. Una volta che la roccia fusa si solidifica l’orientamento delle particelle di ferro viene bloccato, diventando una testimonianza della direzione del campo magnetico in quel preciso momento. Quello che succede in una faglia tra due placche tettoniche in espansione è che col tempo roccia fusa fuoriesce in superficie solidificandosi per poi essere spinta lateralmente da nuova roccia fusa che fuoriesce. Questa roccia in uscita lungo la faglia si solidifica registrando l’orientamento del campo magnetico il quale, in periodi di milioni di anni, ha subito numerose inversioni. Il risultato è che allontanandoci da una faglia in espansione possiamo osservare strisce di roccia dove l’orientamento delle particelle di ferro e del campo magnetico che emettono è invertito di volta in volta, come in un codice a barre. Poiché una faglia espande le due placche tettoniche allontanandole le une dalle altre questo codice è simmetrico rispetto al centro costituito dalla faglia stessa. Queste osservazioni sono le stesse che ci hanno permesso di comprendere l’esistenza della placche tettoniche stesse.

La maggior parte dell’attività vulcanica della Terra avviene lungo queste faglie, un po’ come il vapore di una pentola in ebollizione che esce al margine tra la pentola ed il coperchio invece che dal centro del coperchio. Come in molti casi esiste un’eccezione alla regola: le Hawaii. Queste isole sono pressoché al centro di una placca tettonica, l’attività vulcanica che le ha formate non viene spiegata dal modello di vulcano presente nelle faglie. Si tratta di un punto caldo che provoca pennacchi di mantello. Il principio alla base di questi fenomeni è lo stesso della convezione termica: il materiale più caldo è mendo denso e tende a salire mentre il materiale più freddo è più denso e tende a scendere. Questo fenomeno avviene in una pentola d’acqua in ebollizione così come nella roccia sotto la crosta terrestre. Questo fenomeno assomiglia a quello che vediamo nelle “lava lamp” o nei funghi atomici: Il materiale più caldo si accumula in una bolla che sale in alto seguita da una coda più sottile. Pertanto le isole Hawaii si sono formate dal materiale della coda di queste bolle di materiale caldo, mentre le bolle avrebbero dato origine alle cosiddette inondazioni di basalto. Una volta che le bolle di materiale caldo fuoriescono dalla crosta terrestre provocano enormi esplosioni che gettano materiale vulcanico in colonne di lava alte centinaia di metri in grado di ricoprire quasi interi continenti, motivo per il quale la Siberia e gran parte dell’India sono ricoperti da lava.

Nella storia dell’umanità non abbiamo mai assistito ad un simile evento che si ritiene abbia un’incredibile violenza, delle molte estinzioni di massa avvenute nella storia della Terra molte sarebbero avvenute in corrispondenza di queste inondazioni di basalto. L’ultimo di questi eventi è avvenuto 40 milioni di anni fa e si è trattato di un evento estremamente piccolo in confronto ad altre inondazioni di basalto avvenute della storia, migliaia di volte meno potente dell’inondazione di basalto più grande avvenuta della storia e che corrisponde anche alla più grande estinzione di massa, quella del Permiano-Triassico.

Questi eventi geologici molto inusuali sulla Terra possono permetterci di capire di più quanto avviene sul pianeta Marte, dove la tettonica a placche non sembra si verifichi. Marte è però soggetto ai pennacchi del mantello che arrivano a formare Vulcani estremamente grandi, come il Monte Olimpo (624km di diametro). Non avvenendo lo spostamento dovuto alla tettonica a placche, il materiale che fuoriesce dalla crosta continua ad accumularsi nello stesso punto. Sulla Terra lo spostamento continuo delle placche sopra i punti caldi permette la creazione di reperti che testimoniano lo spostamento delle placche, come delle fotografie. Nella catene delle isole Hawaiane troviamo quindi una sequenza temporale di eventi che hanno formato in principio l’isola più grande e man mano le isole più piccole e via via più lontane. Guardando non solo alle isole Hawaiane ma anche ai rilievi dei fondali è possibile tracciare una linea che va dalle Hawaii fino alla Siberia, potete vedere voi stessi questa linea guardando con la modalità satellitare su Google Maps o Google Earth. Questa linea ad un certo punto fa una curva dovuta ad un cambiamento di direzione delle placche tettoniche, guardando inoltre la distanza tra le isole e la loro età geologica è possibile risalire alla velocità di spostamento delle placche, un calcolo che ci porta ad un risultato simile a quello che otteniamo oggi con le osservazioni satellitari.

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