L’acqua nel mantello terrestre, intrappolata a 660 km di profondità in minerali capaci di immagazzinarne fino a 10 litri per metro cubo, è sufficiente a generare una crosta vulcanica spessa tra 10 e 20 km senza pennacchi di mantello super-caldo. Questo è il risultato centrale dello studio pubblicato il 20 maggio 2026 su Nature Communications da un team italo-cinese con ricercatori dell’Università di Padova.
Le Azzorre, l’anomalia che sfidava i modelli vulcanologici
L’arcipelago delle Azzorre, nell’Atlantico centrale, da decenni resisteva alle spiegazioni standard della vulcanologia. La crosta sotto le isole è spessa tra 8 e 30 km, fino a sei volte il valore tipico del fondale oceanico (5-7 km). Eppure i rilievi geofisici non hanno mai rilevato, sotto le Azzorre, i pennacchi di mantello super-caldo che alimentano Hawaii e Islanda: colonne di roccia parzialmente fusa che risalgono dalla base del mantello a circa 2.900 km di profondità. Il magma locale contiene una concentrazione d’acqua insolitamente elevata: una firma chimica incompatibile con i modelli classici.
La zona di transizione: lo 0,1% di acqua nel mantello cambia tutto
Il nucleo dello studio è una fascia del mantello tra 410 e 660 km di profondità, la cosiddetta zona di transizione. Qui i minerali wadsleyite e ringwoodite incorporano acqua nella struttura cristallina in misura fino a dieci volte superiore ai minerali del mantello superficiale: fino a 10 litri per metro cubo contro meno di 1 litro nella zona adiacente.
Quest’acqua è arrivata lì trasportata da placche oceaniche durante la subduzione, il processo per cui una placca tettonica sprofonda sotto un’altra. Le simulazioni geodynamiche numeriche del team mostrano che una crosta oceanica in migrazione sopra questo strato idratato, con appena 0,1-0,4% di acqua nel mantello in peso, genera risalite di materiale fuso sufficienti a produrre una crosta di 10-20 km. L’acqua abbassa la temperatura di fusione delle rocce adiacenti, rendendo superfluo qualsiasi surriscaldamento eccezionale. I modelli simulano una dorsale che attraversa una regione dove l’acqua riciclata ha già modificato la chimica locale: non servono temperature anomale, basta la composizione. Studio completo su Nature Communications - Subduction legacies in the mantle transition zone
Il meccanismo prende il nome di 'subduction legacy': non un processo vulcanico attivo, ma l’eredità lasciata da subduzione avvenute milioni di anni fa che continua a plasmare il vulcanismo attuale.
Bermuda, Australia orientale e Asia: cinque aree vulcaniche anomale da rileggere
Le implicazioni non si fermano alle Azzorre. Lo stesso meccanismo potrebbe spiegare quattro altre aree geograficamente distanti: le Bermuda, l’Asia orientale, l’Australia orientale e i domini geochimici dell’Atlantico meridionale noti come DUPAL. Questa anomalia isotopica, distribuita su migliaia di km di dorsale atlantica meridionale e studiata da oltre quarant’anni senza una spiegazione condivisa, trova ora una chiave di lettura nell’accumulo di fluidi da antiche subduzione. Jianfeng Yang dell’Istituto di Geologia e Geofisica dell’Accademia Cinese delle Scienze ha guidato il lavoro insieme a Manuele Faccenda e Christine Meyzen del Dipartimento di Geoscienze di Padova, con il supporto del grant ERC StG 758199 NEWTON.
Approcci metodologici innovativi come i modelli numerici geodynamici sono al centro del riconoscimento globale della ricerca: dalla geofisica alla ricerca in scienze umane, l’innovazione metodologica è valorizzata su scala internazionale, come dimostra il premio per la ricerca innovativa assegnato a Meghna Ramaswamy all’Università di Saskatchewan.
La ricerca sull’acqua come agente geologico riguarda anche altri pianeti. Studi recenti hanno documentato possibili tracce di acqua liquida su Marte durante eventi meteorologici rari, mentre le ricerche del professor Sanjeev Gupta presentate all’Università della Basilicata mostrano come l’acqua abbia modellato rocce sedimentarie marziane attraverso processi paragonabili a quelli terrestri.
Quanta acqua riciclata è ancora immagazzinata nella zona di transizione e quante altre regioni vulcaniche attendono una nuova lettura sono le prossime domande della geofisica profonda. Mappare la distribuzione globale di questo strato idratato attraverso reti sismiche ad alta risoluzione è l’obiettivo dichiarato delle prossime campagne internazionali.
Domande frequenti
Come influisce l’acqua riciclata nel mantello sulla formazione di crosta vulcanica?
L’acqua riciclata abbassa la temperatura di fusione delle rocce nel mantello, facilitando la formazione di materiale fuso e permettendo la generazione di crosta vulcanica spessa anche senza la presenza di pennacchi di mantello super-caldo.
Perché le Azzorre rappresentano un’anomalia nei modelli vulcanologici tradizionali?
Le Azzorre presentano una crosta insolitamente spessa e ricca d’acqua, ma non mostrano evidenza di pennacchi di mantello super-caldo tipici di altre regioni vulcaniche, sfidando così le spiegazioni classiche della vulcanologia.
Cos’è la ‘zona di transizione’ del mantello terrestre e qual è il suo ruolo?
La zona di transizione è la fascia del mantello compresa tra 410 e 660 km di profondità, dove minerali come wadsleyite e ringwoodite possono immagazzinare grandi quantità d’acqua, influenzando la formazione di magma e quindi la vulcanicità superficiale.
Quali altre regioni vulcaniche potrebbero essere spiegate dal meccanismo della subduction legacy?
Oltre alle Azzorre, lo stesso meccanismo potrebbe spiegare le anomalie vulcaniche di Bermuda, Asia orientale, Australia orientale e le zone DUPAL dell’Atlantico meridionale, tutte caratterizzate da composizioni chimiche insolite dovute a vecchi processi di subduzione.
Quali sono le prospettive future nella ricerca sull’acqua nel mantello?
Le prossime ricerche puntano a mappare la distribuzione globale dello strato idratato nella zona di transizione attraverso reti sismiche avanzate, per comprendere quanta acqua sia ancora immagazzinata e quali altre regioni vulcaniche possano essere rivalutate alla luce di questi dati.
Come si collega la ricerca sull’acqua nel mantello terrestre agli studi su altri pianeti?
Le scoperte sulla presenza e il ruolo dell’acqua nel mantello terrestre hanno stimolato ricerche analoghe su pianeti come Marte, dove sono state individuate tracce di acqua liquida e processi di modellamento delle rocce simili a quelli osservati sulla Terra.
