Collasso e rinascita del pennacchio mantellare dell'Islanda

Calore nascosto sotto il Nord Atlantico

Ben sotto le onde a sud dell'Islanda, una colonna ascendente di roccia calda nelle profondità della Terra funziona come una lenta torcia pulsante. Questo “pennacchio mantellare” ha costruito l'isola d'Islanda e plasmato il fondale oceanico per decine di milioni di anni. Eppure fino ad ora gli scienziati non sapevano se questo pennacchio bruciasse in modo costante o fluttuasse nel tempo. Perforando il fondale dell'Atlantico e leggendo gli indizi chimici intrappolati nelle lave antiche, questo studio mostra che il pennacchio islandese si è drasticamente indebolito, quindi è rinato, rimodellando sia il fondo oceanico sia persino i percorsi della circolazione oceanica.

Perforare il passato dell'oceano

Per ricostruire la storia di questo motore profondo, i ricercatori hanno usato la nave da perforazione JOIDES Resolution per recuperare rocce vulcaniche da cinque siti lungo il fondale a sud dell'Islanda. Questi fori, ciascuno profondo oltre 100 metri nella roccia solida, si trovano lungo un percorso che segue il movimento delle placche tettoniche in allontanamento dalla Dorsale Medio-Atlantica. Poiché le placche si separano a una velocità nota, la distanza dalla dorsale fornisce l'età della crosta, da circa 3 milioni di anni vicino alla dorsale attuale fino a circa 32 milioni di anni più lontano. Alcuni siti si trovano su crosta liscia e spessa, segnata da lunghe creste e depressioni a forma di V legate all'attività del pennacchio, mentre il sito più antico giace su crosta irregolare e fratturata la cui origine è stata dibattuta.

Leggere le impronte chimiche nella lava solidificata

Il gruppo ha misurato piccole variazioni in elementi come le terre rare e isotopi del neodimio nei margini vetrosi dei basalti, insieme a indagini sismiche esistenti che rivelano lo spessore della crosta. Questi schemi chimici funzionano come termometro e test del DNA per la sorgente del mantello: rocce più calde e un forte segnale di pennacchio tendono a produrre crosta più spessa e fusioni arricchite in certi elementi, mentre un mantello più freddo e ordinario genera crosta più sottile e lave più impoverite. Confrontando i campioni di carote di perforazione con lave dragate direttamente dalla Dorsale Medio-Atlantica a diverse latitudini, gli scienziati hanno potuto vedere dove l'influenza del pennacchio era forte, debole o assente nel tempo.

Quando il pennacchio si è spento

Il sito perforato più antico, di circa 32 milioni di anni e situato oggi vicino a 60°N, si è rivelato cruciale. Le sue lave corrispondono da vicino a quelle di un tratto distante della Dorsale Medio-Atlantica che si trova al di fuori della zona «hot spot» islandese. Registrano temperature del mantello relativamente basse, uno spessore crostale tipico di circa 6 chilometri e nessuna chiara impronta chimica di materiale da pennacchio. Eppure questa crosta si è formata vicino al punto dove si pensa fosse il centro del pennacchio in quel periodo. La spiegazione più semplice è che la testa un tempo ampia del pennacchio si sia notevolmente ristretta, ritirandosi verso l'Islanda e lasciando gran parte del Nord Atlantico sotto condizioni di mantello ordinario. Le immagini del fondale mostrano che questo periodo coincise anche con una transizione verso crosta sottile e fratturata e con la crescita di importanti faglie trascorrenti — segni superficiali di un motore termico indebolito al di sotto.

Rianimazione sotto la dorsale

I siti più giovani, che vanno da circa 14 a 3 milioni di anni e si trovano su creste e depressioni a forma di V, raccontano una storia molto diversa. Le loro lave sono più ricche in certi elementi e la modellazione mostra che si sono formate da un mantello più caldo — fino a circa 50–100 °C sopra l'ambiente circostante — e da crosta più spessa, chiari segnali di un rinnovato influsso di pennacchio. Il quadro suggerisce che dopo il collasso l'estensione del pennacchio si sia nuovamente ampliata e la dorsale in allontanamento si sia gradualmente riavvicinata alla coda stretta del pennacchio. Mentre materiale caldo fluiva da sotto l'Islanda e incontrava la dorsale, ha prodotto impulsi di fusione aggiuntiva che hanno costruito le creste a forma di V ai lati della Reykjanes Ridge. Cambiamenti sottili negli isotopi indicano inoltre una variazione nella miscela di crosta oceanica riciclata e mantello più impoverito all'interno del pennacchio nel corso del tempo.

Perché i battiti profondi della Terra contano

Nel loro insieme, queste linee di evidenza rivelano che il pennacchio mantellare islandese non è una fonte di calore costante e immutabile. Piuttosto, respira su tempi geologici: dopo un'impennata iniziale che contribuì all'apertura del Nord Atlantico, la sua influenza diminuì e quasi scomparve in questa regione intorno a 32 milioni di anni fa, per poi recuperare e rafforzarsi nuovamente in epoche più recenti. Questo schema di ascesa e declino ha alterato lo spessore e la struttura del fondale oceanico, la disposizione di faglie e creste e, verosimilmente, la profondità di porte oceaniche chiave che influenzano correnti e clima. Per i non specialisti, il messaggio chiave è che l'interno profondo della Terra è molto più dinamico e mutevole di quanto suggerisca il semplice concetto didattico di «hot spot» — e che perforando il fondale e decodificando la chimica delle lave possiamo ricostruire il battito del mantello del pianeta su decine di milioni di anni.

Citazione: Pearman, C., Tien, CY., White, N. et al. Collapse and resurgence of the Iceland mantle plume. Nat Commun 17, 4104 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71618-2

Parole chiave: Pennacchio mantellare dell'Islanda, Fondo marino del Nord Atlantico, Convezione del mantello, Vulcanismo della dorsale medio-oceanica, Tettonica a placche