Gli scienziati hanno scoperto che uno degli eventi vulcanici più estremi della Terra non si è limitato a costruire un enorme altopiano sottomarino. Ha anche dato alla placca oceanica sottostante un completo restyling chimico. Un team di ricerca guidato dalla docente Azusa Shito dell'Okayama University of Science, in collaborazione con il professore associato Akira Ishikawa dell'Istituto di Scienza di Tokyo e la professoressa Masako Yoshikawa dell'Università di Hiroshima, ha utilizzato le onde sismiche per scrutare sotto l'altopiano di Ontong Java (OJP). I loro risultati, pubblicati su Geophysical Research Letters, suggeriscono che enormi volumi di magma hanno attraversato la placca esistente, creando reti di intrusioni verticali e trasformando chimicamente la roccia circostante.

La placca oceanica sotto l'OJP non ha la struttura relativamente semplice che ci si aspetterebbe da una tipica placca oceanica. Invece, i ricercatori hanno trovato prove di un interno composito fatto di strati orizzontali attraversati da sciami di percorsi magmatici verticali noti come dicchi. Questi si formano quando la roccia fusa si fa strada attraverso le fessure e si raffredda al loro interno. Grandi gruppi di queste intrusioni, chiamati sciami di dicchi, conservano una registrazione di intensa attività vulcanica molto dopo che il magma si è solidificato. Il team ha anche rilevato velocità delle onde sismiche insolitamente basse all'interno della placca, suggerendo che il magma risalendo dalle profondità della Terra non è solo passato - ha probabilmente cambiato anche la composizione chimica della placca.

L'OJP si trova sotto l'Oceano Pacifico occidentale ed è il più grande altopiano oceanico del mondo, formatosi circa 110-120 milioni di anni fa durante la più grande eruzione vulcanica della storia della Terra. Gli scienziati hanno ipotizzato che l'eruzione abbia rilasciato abbastanza calore, gas e materiale vulcanico da sconvolgere gravemente l'ambiente globale, contribuendo possibilmente a estinzioni di massa alterando la chimica dell'oceano, il clima e i livelli di ossigeno. Ricerche recenti indicano che l'evento potrebbe essere stato guidato da un pennacchio termochimico che risaliva dalle profondità del mantello - una colonna di materiale insolitamente caldo che differisce chimicamente dal mantello circostante e potrebbe trasportare crosta oceanica antica riciclata. Ma fino ad ora, gli scienziati non hanno capito appieno come quel magma influenzi una placca oceanica esistente.

Per esaminare la placca sotto l'OJP, i ricercatori hanno studiato segnali sismici ad alta frequenza chiamati onde Po e So, registrati da sismometri sul fondo dell'oceano intorno all'altopiano e da strumenti su isole vicine. In condizioni tipiche, queste onde viaggiano attraverso le placche oceaniche e si disperdono ripetutamente attraverso strutture stratificate, permettendo loro di percorrere diverse migliaia di chilometri. Ma le onde registrate vicino all'OJP si sono comportate in modo insolito: le onde Po si muovevano efficientemente, mentre le onde So si indebolivano drasticamente. Questo indizio ha portato gli scienziati a utilizzare la modellazione delle forme d'onda sismiche, che ha indicato che la placca contiene strutture stratificate (laminazione orizzontale) intersecate da sciami di dicchi (intrusione verticale). La stratificazione orizzontale permette ad alcune onde di viaggiare per lunghe distanze, mentre le intrusioni verticali ne disturbano e indeboliscono altre.

Il team ha anche scoperto che sia le onde Po che le So viaggiavano significativamente più lentamente sotto l'altopiano - un segno che le rocce sono più calde, meno rigide, fratturate o chimicamente diverse dal tipico materiale del mantello. Hanno concluso che la struttura da sola non poteva spiegare le basse velocità, e propongono che il magma da un pennacchio termochimico sia risalito attraverso la placca, abbia creato gli sciami di dicchi, e poi abbia reagito con la roccia del mantello circostante, causando una modificazione chimica nota come refertilizzazione. Questo avviene quando il magma restituisce componenti chimici alla roccia del mantello che li aveva persi durante la fusione parziale. Il mantello è composto principalmente da peridotite; quando una parte si scioglie, alcuni elementi vengono rimossi, e successivamente il magma può restituirli, cambiando il contenuto minerale della roccia e le sue proprietà fisiche.

I risultati suggeriscono che eventi vulcanici massicci possono fare più che coprire il fondale marino con lava - possono fratturare una placca oceanica, formare estese reti di dicchi e alterare la chimica della placca.