Un puzzle altamente irregolare

La litosfera, lo strato esterno della Terra, è come un complesso puzzle. Un totale di 52 placche più o meno grandi formano il guscio della Terra e ne caratterizzano l'aspetto. L'aspetto notevole di questo puzzle è che i singoli pezzi variano notevolmente in termini di dimensioni. Le sette placche più grandi coprono insieme il 94% della superficie terrestre, mentre le restanti 45 placche più piccole coprono solo il 6%. Un'analisi più attenta rivela anche che la distribuzione delle dimensioni delle placche più piccole segue regole diverse da quelle delle placche grandi: Mentre le placche più piccole hanno dimensioni molto diverse, le placche grandi hanno dimensioni simili.

Un modello coerente per la prima volta

Negli ultimi anni, gli scienziati della Terra hanno proposto diverse spiegazioni per spiegare come si verifica questa strana distribuzione. Un team di ricercatori dell'ETH di Zurigo e dell'Università di Lione ha ora presentato un nuovo approccio. Nell'attuale numero della rivista "Nature", i ricercatori sono in grado di spiegare elegantemente la distribuzione delle dimensioni delle placche terrestri utilizzando un modello numerico. "Questo modello mostra per la prima volta in modo autoconsistente perché ci sono solo sette grandi placche e così tante piccole", spiega Paul Tackley, professore di dinamica dei fluidi geofisici presso l'Istituto di geofisica dell'ETH di Zurigo.

Il nuovo modello tiene conto sia delle correnti di convezione nel mantello terrestre, che guidano i movimenti delle placche terrestri, sia del comportamento delle placche lungo i loro confini. Particolarmente importanti sono le cosiddette zone di subduzione. In queste zone, due placche si scontrano l'una con l'altra, spingendo una placca sotto l'altra e sprofondando nel mantello terrestre.

Dove le zone di subduzione sono arrotondate, le placche sono esposte a maggiori sollecitazioni meccaniche. Se queste superano un certo livello, la placca si rompe in quel punto, creando una nuova placca più piccola. "Questo spiega perché le placche più piccole si trovano spesso lungo le zone di subduzione e non lungo le dorsali medio-oceaniche, dove le placche si allontanano", spiega Tackley.

Due fattori

La distribuzione delle dimensioni delle placche è quindi spiegata da una complessa interazione di due fattori: i movimenti nel mantello terrestre e il comportamento meccanico della litosfera. Se i ricercatori hanno calcolato la distribuzione delle dimensioni delle placche con un valore medio che corrisponde approssimativamente alla forza reale della litosfera, il risultato è una distribuzione statistica che corrisponde molto bene ai valori osservati. Se invece i geofisici hanno ipotizzato una forza inferiore, la distribuzione delle dimensioni cambia notevolmente: ci sono meno placche grandi, ma molte più piccole. Con l'aumento della resistenza emerge il quadro opposto: le placche grandi diventano ancora più grandi e ci sono meno placche piccole. Ciò significa che se la litosfera terrestre avesse una forza diversa da quella reale, la superficie della Terra avrebbe un aspetto completamente diverso.