I modelli computerizzati stanno aiutando gli scienziati a spiegare uno schema enigmatico di deformazione sotto il Sistema di Rift dell'Africa Orientale. I risultati puntano al Superpennacchio Africano, una vasta risalita di materiale caldo del mantello profondo all'interno della Terra, come fonte di un movimento insolito che corre parallelo alla rift, così come uno schema corrispondente nel modo in cui le onde sismiche viaggiano attraverso le rocce sottostanti.

Il rifting continentale avviene quando il guscio esterno rigido della Terra inizia a stirarsi e assottigliarsi. Quel guscio esterno, chiamato litosfera, include la crosta e la parte più superficiale del mantello. Mentre la litosfera viene tirata, può comportarsi in modo diverso a seconda della velocità e del punto in cui lo stress viene applicato. Vicino alla superficie, le rocce possono fratturarsi, producendo faglie e terremoti. Più in profondità, il materiale più caldo può deformarsi più gradualmente.

La geofisica D. Sarah Stamps paragona questi diversi comportamenti al Silly Putty. "Se colpisci il Silly Putty con un martello, può effettivamente creparsi e rompersi", ha detto Stamps, professoressa associata presso il Dipartimento di Geoscienze, parte del Virginia Tech College of Science. "Ma se lo tiri lentamente, il Silly Putty si allunga. Quindi su diverse scale temporali, la litosfera terrestre si comporta in modi diversi."

Nella maggior parte dei rift continentali, la deformazione segue uno schema relativamente prevedibile. Il movimento più forte si verifica generalmente perpendicolare alla rift, nella direzione in cui la crosta viene tirata. Il Sistema di Rift dell'Africa Orientale, il più grande sistema di rift continentale sulla Terra, mostra effettivamente quella deformazione perpendicolare attesa. Ma Stamps ha trovato qualcos'altro dopo più di 12 anni di misurazioni GPS: parti della regione si stavano anche deformando in una direzione parallela alla rift stessa. Quel movimento inaspettato è diventato un mistero centrale per il suo team al Laboratorio di Geodesia e Tettonofisica.

In uno studio pubblicato sul Journal of Geophysical Research, i ricercatori hanno usato modelli termomeccanici 3D per indagare cosa potesse produrre la deformazione insolita. La modellazione è stata sviluppata dal primo autore Tahiry Rajaonarison, ricercatore post-dottorato al New Mexico Tech che ha conseguito il dottorato al Virginia Tech lavorando nel laboratorio di Stamps. Le simulazioni indicano che il movimento parallelo alla rift è collegato al flusso del mantello verso nord associato al Superpennacchio Africano.

Il Superpennacchio Africano è un'enorme zona di materiale del mantello in risalita che inizia in profondità sotto l'Africa sud-occidentale e si estende verso nord-est attraverso il continente. Mentre viaggia verso nord, diventa progressivamente più superficiale sotto la superficie. Secondo i modelli, questo flusso profondo del mantello può spiegare la deformazione che non si adatta al modello più semplice atteso da un continente che viene stirato.

I risultati aggiungono anche nuove prove a un dibattito di lunga data su cosa stia guidando il Sistema di Rift dell'Africa Orientale. Gli scienziati si sono generalmente concentrati su due possibilità principali: forze di galleggiamento litosferiche, forze di trascinamento del mantello, o una combinazione delle due. Le forze di galleggiamento litosferiche agiscono relativamente vicino alla superficie. Sono influenzate da differenze di elevazione e densità all'interno della litosfera. Nell'Africa orientale, una caratteristica importante è il Superswell Africano, una vasta regione di topografia insolitamente alta. Le forze di trascinamento del mantello hanno origine più in profondità all'interno della Terra. Derivano dal movimento del materiale del mantello sotto la litosfera e dalle forze che il mantello in movimento può esercitare sulla placca rigida sovrastante.

Stamps ha iniziato a documentare il movimento parallelo alla rift insolito mentre lavorava come ricercatrice post-dottorato. Ha usato stazioni GPS che ricevevano segnali da più di 30 satelliti in orbita attorno alla Terra da circa 25.000 chilometri di distanza. Quelle misurazioni erano abbastanza precise da tracciare il movimento superficiale su scala millimetrica. Le sue osservazioni hanno complicato il quadro esistente perché le forze di galleggiamento poco profonde potevano spiegare gran parte del movimento atteso attraverso la rift, ma non il movimento che correva lungo di essa.

In uno studio del 2021, il team ha usato simulazioni computazionali 3D per testare come i due insiemi di f