La pre-subduzione dell'Altopiano Caroline intensifica l'idratazione litosferica nella parte meridionale della Fossa delle Marianne

Perché una fossa oceanica profonda conta nella vita quotidiana

La parte meridionale della Fossa delle Marianne è il punto più profondo della Terra, ma è più di una semplice cavità record nel fondale. Fa parte di una gigantesca cintura trasportatrice che porta acqua e rocce dalla superficie terrestre nell'interno profondo, contribuendo a controllare vulcani, terremoti e persino l'equilibrio a lungo termine degli oceani e dell'atmosfera. Questo studio esamina cosa accade quando un enorme altopiano sottomarino di crosta spessa si avvicina alla fossa e come ciò cambi il modo in cui l'acqua penetra nel pianeta.

Un altopiano sottomarino nascosto in movimento

Lontano a ovest dal famoso Challenger Deep si trova l'Altopiano Caroline, una vasta regione elevata del fondale costruita da antica attività vulcanica. Diversamente dalla crosta oceanica normale, relativamente sottile, questo altopiano ha una base molto più spessa e più galleggiante. Mentre la Placca Pacifica scivola lentamente verso la parte meridionale della Fossa delle Marianne, sia l'altopiano sia la crosta normale vicina vengono trascinati giù insieme. Gli autori hanno utilizzato sismometri di fondo oceanico e onde acustiche generate da una nave di ricerca per mappare in dettaglio la struttura nascosta di questa piastra in arrivo.

Ascoltare la crosta con suoni sismici

Cronometrando la velocità con cui le onde sismiche viaggiano attraverso la placca, il team ha potuto dedurre sia lo spessore sia le condizioni delle rocce. Hanno trovato che la crosta sotto la linea di studio si addensa da circa 7,5 chilometri proprio alla fossa fino a 16–18 chilometri più lontano, dove si trova l'Altopiano Caroline. Allo stesso tempo, le onde sismiche rallentano in alcune zone tra il margine dell'altopiano e la fossa. Le velocità più basse in questi punti indicano rocce fratturate e ricche d'acqua rispetto al mantello più veloce e asciutto che di solito si trova sotto la crosta oceanica normale.

Come la flessione e la rottura permettono all'acqua di immergersi in profondità

Quando la placca si piega entrando nella fossa, la deformazione non è uniforme. Le prime piccole faglie compaiono lontano dalla fossa, ma influenzano poco le rocce più profonde. Più internamente, le faglie crescono in profondità, tagliando l'intera crosta e raggiungendo il mantello sottostante. Queste fratture fungono da vie che consentono all'acqua di mare di precipitare in basso e reagire con le rocce calde, trasformandole in un mix di minerali ricco d'acqua. Lo studio delinea tre stadi lungo il percorso verso la fossa: fessurazione superficiale lieve, poi tagli più profondi che iniziano ad alterare le rocce del mantello, e infine un forte fagliamento vicino alla fossa dove l'idratazione è più intensa.

Una lotta fra altopiano e crosta normale

L'Altopiano Caroline spesso non si comporta come la crosta più sottile accanto a esso. La crosta normale davanti all'altopiano sviluppa molte faglie piccole e ravvicinate e mostra forti cadute nella velocità sismica, segno di intensa idratazione. Il segmento dell'altopiano invece sviluppa meno faglie ma più grandi e mostra riduzioni di velocità più modeste, a indicare un'idratazione più debole all'interno dell'altopiano stesso. Tuttavia proprio davanti all'altopiano, dove il suo bordo anteriore rigido incontra la fossa, la flessione si concentra e il mantello sottostante mostra velocità eccezionalmente basse. Questo rivela una tasca particolarmente intensa di rocce ricche d'acqua rispetto sia alle regioni vicine sia ad altre zone di subduzione nel mondo.

Formare fosse, vulcani e il fondale soprastante

Queste differenze in profondità si riflettono in cambiamenti più in alto. Dove l'altopiano si immerge, la parete interna della fossa si arcu a verso l'alto e la regione retro-arco dietro la fossa resta per lo più intatta, con pochi segni di apertura del fondale. Dove affonda solo crosta normale, il pendio interno della fossa è più ampio e il retro-arco è stirato e si apre. Gli autori sostengono che l'altopiano galleggiante accorcia e appiattisce la lastra che affonda sotto di esso, mentre il segmento più lungo di crosta normale a est retrocede più ripidamente, tirando la placca sovrastante. Col tempo, man mano che l'Altopiano Caroline prosegue il suo viaggio, l'idratazione intensa e localizzata visibile al suo bordo anteriore potrebbe favorire in seguito lo strappo e la frammentazione della lastra nelle profondità terrestri.

Cosa significa per l'acqua terrestre e i rischi

Per un non specialista, il messaggio principale è che gli enormi altopiani sottomarini agiscono come dossi rigidi sulla cintura trasportatrice che alimenta l'interno profondo della Terra. Canalizzando e intensificando il flusso d'acqua in parti specifiche della placca in affondamento, aiutano a decidere dove le rocce si indeboliranno, dove le lastre potrebbero infine lacerarsi e come il fondale sovrastante si piegherà o si spezzerà. Questo lavoro dimostra che la forma e la resistenza del fondale in arrivo influenzano fortemente come la Terra ricicla l'acqua e come potrebbero distribuirsi in futuro terremoti e vulcani lungo uno dei confini di placca più estremi del pianeta.

Citazione: He, E., Qiu, X., Li, Y. et al. Pre-subduction of the Caroline Plateau intensifies lithospheric hydration in the southern Mariana Trench. Commun Earth Environ 7, 409 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03408-z

Parole chiave: Fossa delle Marianne, Altopiano Caroline, subduzione, idratazione litosferica, altopiano oceanico