Quali fattori controllano l’altezza delle montagne?
L’altezza delle Ande, come l’altezza di delle altre montagne sulla Terra, è determinata dalle forze tettoniche: ma quali meccanismi le generano? Cosa sappiamo esattamente?
Quali forze e meccanismi determinano l’altezza delle montagne?
Un gruppo di ricercatori di Münster e Potsdam ha ora trovato una risposta sorprendente: non sono l’erosione e gli agenti atmosferici delle rocce a determinare il limite superiore dei massicci montuosi, ma piuttosto un equilibrio di forze nella crosta terrestre.
Questa è una scoperta fondamentalmente nuova e importante per le scienze della terra.
Le catene montuose più alte della Terra – come l’Himalaya o le Ande – sorgono lungo i confini convergenti della placca terrestre. In questi punti, due placche tettoniche si muovono l’una verso l’altra e una delle placche viene forzata una sotto l’altra nel mantello terrestre. Durante questo processo di subduzione, si verificano ripetutamente forti terremoti sull’interfaccia della placca e, nel corso di milioni di anni, si sono alzate le catene montuose ai bordi dei continenti.
Per molto tempo nell’ambito delle geoscienze si è dibattuto se l’altezza delle catene montuose fosse principalmente determinata da processi tettonici all’interno della Terra o da processi erosivi sulla superficie terrestre.
L’erosione da fiumi e ghiacciai non ha alcuna influenza significativa sull’altezza delle catene montuose.
Un nuovo studio condotto da Armin Dielforder del GFZ German Research Center for Geoscience ora mostra che l’erosione da fiumi e ghiacciai non ha alcuna influenza significativa sull’altezza delle catene montuose.
Insieme agli scienziati della GFZ e dell’Università di Münster (Germania), ha risolto il dibattito di lunga data analizzando la forza sui vari confini delle placche e calcolando le forze che agiscono lungo le interfacce.
Gli scienziati hanno usato dati derivati, ad esempio, dalle misurazioni del flusso di calore nel sottosuolo. Il flusso di calore ai confini delle placche convergenti è a sua volta influenzato dall’energia di attrito alle interfacce di quelle continentali.
Il diagramma confronta l’altezza media delle catene montuose con la forza di taglio (DF) che agisce lungo i confini della placca tettonica. Si può vedere che l’altezza della montagna aumenta linearmente con questa forza.
Questa scoperta indica che l‘altezza delle catene montuose è principalmente controllata dal punto di vista tettonico e che le differenze globali in altezza della montagna derivano da differenze nella forza di taglio.
Si può immaginare la formazione delle montagne usando una tovaglia. Se si posizionano entrambe le mani sotto il panno sul piano del tavolo e lo si spinge, la stoffa si piega e allo stesso tempo scivola leggermente sul dorso delle mani. Le pieghe emergenti corrisponderebbero, ad esempio, alle Ande, lo scivolamento sul dorso delle mani all’attrito nel sottosuolo. A seconda delle caratteristiche della roccia, le tensioni si accumulano anche nel sottosuolo profondo che si scarica in gravi terremoti, specialmente nelle zone di subduzione.
I ricercatori hanno raccolto dati mondiali dalla letteratura sull’attrito nel sottosuolo di catene montuose di diverse altezze (Himalaya, Ande, Sumatra, Giappone) e hanno calcolato lo stress risultante e quindi le forze che portano al sollevamento delle rispettive montagne.
In questo modo, hanno dimostrato che nelle montagne attive, la forza sul confine della placca e le forze risultanti dal peso e dall’altezza delle montagne sono in equilibrio.
Un tale equilibrio di forze esiste in tutte le catene montuose studiate, sebbene si trovino in diverse zone climatiche con tassi di erosione ampiamente variabili.
