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Dalle misure della gravità nuove informazioni sulla storia remota dell’Antartide

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Gravity gradient shape index map of Antarctica draped on bedrock topography, derived from GOCE data. In remote frontiers like the Antarctic continent, where even basic knowledge of lithospheric scale features remains incomplete, GOCE’s new curvature images help unveil the difference in lithospheric structure between the dense craton composite of East Antarctica and the rift system of West Antarctica. These enhanced satellite gravity gradient images provide tantalising new insights for lithosphere and large-scale tectonic studies in the least understood continent on Earth. These enhanced images can additionally be used to understand the evolution of the plate tectonic evolution of the Antarctic region and Earth in general. The blue colours indicate ‘bowl’ features and the red colours indicate ‘dome’ features, see also GOCE’s global tectonic map image. Copyright Kiel University/BAS

Sono cinque anni che il satellite GOCE dell’ESA ha finito la sua missione, ma i suoi risultati stanno ancora fornendo informazioni preziose. Propongono ora una nuova visione dei resti dei continenti perduti, nascosti in profondità, sotto la calotta glaciale dell’Antartide.

Un gruppo di ricercatori della Kiel University tedesca e del British Antarctic Survey hanno pubblicato le loro ultime scoperte su GOCE questa settimana nella rivista Scientific Reports.

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La missione GOCE

Soprannominata “la Formula uno di spazio”, la missione di GOCE (Gravity field e Ocean Circulation Explorer) è rimasta in orbita per più di quattro anni, da marzo 2009 a novembre 2013. Questo satellite elegante e alettato, senza parti mobili, è stato progettato attorno a un unico obiettivo: misurare l’attrazione della gravità terrestre in modo più preciso di qualsiasi missione precedente.

GOCE ha volato ad un’altitudine di soli 255 km, più di 500 km più vicini di un tipico satellite di osservazione terrestre, per massimizzare la sua sensibilità alla gravità.

Nel suo ultimo anno in orbita GOCE è stato spostato ancora più in basso, a soli 225 km di altitudine, per misurazioni gravitazionali ancor più precise.

Il risultato principale di GOCE era ottenere una mappa della gravità globale ad alta fedeltà o geoide, ma la missione ha individuato anche gradienti di gravità localizzati. Misurazioni di quanto rapidamente l’accelerazione della gravità cambia, attraverso tutte le direzioni del movimento, fino ad una risoluzione di 80 km.

Un mosaico gravitazionale

Il team dell’Università di Kiel e BAS ha convertito questo mosaico di misure di gravità 3D in “indici di forma” basati sulla curvatura attraverso le diverse regioni del nostro pianeta, analogamente ai contorni su una mappa.

Il principale autore dello studio, il prof Jörg Ebbing della Kiel University, commenta: “I dati della gravità del satellite possono essere combinati con dati sismologici per produrre immagini più coerenti della crosta e del mantello superiore in 3D, che è fondamentale per capire come la tettonica delle placche e le dinamiche del mantello profondo interagiscono “.

In combinazione con i dati sismologici esistenti, questi gradienti di gravità mostrano un’elevata sensibilità alle caratteristiche note della “litosfera” terrestre, della crosta solida e di quella sezione del mantello fuso al di sotto di essa.

Queste caratteristiche includono dense zone rocciose chiamate cratoni – resti di antichi continenti che si trovano nel cuore delle moderne placche continentali – regioni ad orogenesi altamente piegate, associate alle catene montuose e alla crosta più sottile dei letti oceanici.

Uno sguardo sull’Antartide

La nuova finestra sul profondo sottosuolo offerto da questi dati offre nuove intuizioni sulla struttura di tutti i continenti della Terra, ma soprattutto dell’Antartide. Con oltre il 98% della sua superficie coperta da ghiaccio con uno spessore medio di 2 km, il continente meridionale rimane in gran parte un punto fermo sulle mappe geologiche attuali.

“Queste immagini di gravità stanno rivoluzionando la nostra capacità di studiare il continente meno conosciuto sulla Terra, l’Antartide”, afferma il co-autore Fausto Ferraccioli, Science Leader of Geology and Geophysics di BAS. “Nell’Antartide orientale vediamo un emozionante mosaico di caratteristiche geologiche che rivelano somiglianze e differenze fondamentali tra la crosta sotto l’Antartide e gli altri continenti a cui si unì fino a 160 milioni di anni fa”.

I risultati del gradiente di gravità mostrano che l’Antartide occidentale ha una crosta e una litosfera più sottili rispetto a quella dell’Antartide orientale, costituita da un mosaico di vecchi crateri separati da orogeni più giovani, che rivelano una somiglianza familiare con l’Australia e l’India.

Storia passata e futuro di un continente

Queste scoperte sono più che di interesse geologico puramente storico. Forniscono indizi su come la struttura continentale dell’Antartide sta influenzando il comportamento delle calotte glaciali e quanto rapidamente le regioni dell’Antartide rimbalzeranno in risposta al ghiaccio che si scioglie.

Lo scienziato della missione GOCE dell’ESA Roger Haagmans aggiunge: “È emozionante vedere come l’uso diretto dei gradienti di gravità, che sono stati misurati per la prima volta con GOCE, porta a un nuovo aspetto indipendente all’interno della Terra, anche sotto una spessa lastra di ghiaccio. “Fornisce anche il contesto di come i continenti erano eventualmente connessi in passato prima che si allontanassero a causa del loro movimento”.

 

 

 

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