3.2. Hess e l'ipotesi dell'espansione dei fondali oceanici

 

 

Harry Hammond Hess nacque a New York City il 24 maggio 1906. Prima di laurearsi in geologia all'Università di Princeton, nel 1932 dissertando su un "corpo alterato della peridotite della Virginia", lavorò come geologo di esplorazione in Rodesia per due anni.

Come allievo laureato ha partecipato ad uno studio sottomarino di gravità delle Indie unitamente a Vening Meinesz e successivamente sulle Piccole Antille.

Arruolato nel 1941 come ufficiale di riserva della marina degli Stati Uniti, gli fu assegnata dapprima la responsabilità della rilevazione dei modelli sottomarini nemici nell'Atlantico del Nord ed a tale scopo organizzò una spedizione per verificare l'efficacia del programma sottomarino di rilevazione.

Mentre era capitano della nave Cape Johnson per il trasporto delle truppe d'assalto, eseguì ecoscandagli su vasta scala. Ciò gli permise di raccogliere i profili del pavimento dell'Oceano Pacifico con conseguente scoperta delle montagne sottomarine a cima piatta che chiamò "guyot"in onore di Arnold Guyot, professore di geologia a Princeton.

Dopo la guerra continuò le ricerche dei guyot e delle dorsali oceaniche e, con la scoperta nel 1953, del Rift Globale Grande da parte dei fisici americani Maurice Ewing e Bruce Heezen, Hess riconsiderò i dati acquisiti durante la guerra.

La Great Global Rift (spaccatura) è una valle vulcanica, una specie di grande canyon, che corre lungo le dorsali oceaniche e che è sembrato generato da rotture della crosta terrestre.

Nel 1957 fu fautore primario del progetto Mohole, ideato da Walter Munk, il cui scopo era di perforare la crosta oceanica per giungere a toccare la zona fluida sottostante il mantello superiore.

Le prime perforazioni furono effettuate al largo dell'isola di Guadalupe (Messico) dalla società americana AMSOC, ma il progetto fu poi bloccato dal Congresso degli Stati Uniti per i costi troppo elevati, non prima però che fosse stabilita la praticabilità delle perforazioni in acque profonde. Il Progetto di perforazione del mare profondo (Deep Sea Drilling Projet) ne costituì il seguito naturale.

Morì per infarto il 25 agosto del 1969 mentre presiedeva una riunione del reparto di scienze dello spazio a Woods Hole nel Massachusset, un mese dopo la riuscita missione lunare Apollo 11 per la quale aveva collaborato con la NASA come consulente.

In vita gli furono riconosciute molte onorificenze sia in patria che all'estero: fu eletto membro dell'American Philosophical Society, dell'American Academy for Arts and Science e nominato consulente all'Academy's Space Science Board. Nel 1966 divenne membro straniero dell'Accademia Nazionale dei Lincei di Roma.

L'ipotesi dell'espansione dei fondali

Nel 1962 Hess pubblicò la propria ipotesi circa l'espansione dei fondali oceanici in un documento intitolato "History of ocean basins" che contribuì a fornire ulteriori conferme alla teoria della deriva dei continenti di Wegener. Quasi contemporaneamente (un anno prima) Robert Dietz aveva coniato il termine "espansione dei fondali oceanici".

Egli in sostanza parte elaborando alcune riflessioni sulla costituzione e sulla storia della Terra senza preoccuparsi troppo di verificare se tutte le ipotesi fossero corrette o meno, ma ponendosi l'obiettivo di gettare le basi per ulteriori ipotesi da parte di altri.

In un articolo di Jesse DeCarlo sono riassunte queste ipotesi che tentano di interpretare la storia geologica della Terra e cioè:

Hess era stato affascinato dalla scoperta fatta prima della guerra dal geofisico olandese Vening Meinesz sul fatto che le fosse adiacenti al margine oceanico degli archi insulari dell'Asia sudorientale, erano caratterizzate da accentuate anomalie gravimetriche negative. Era in effetti chiaro a molti che il sistema circumpacifico arco-fossa, contraddistinto da numerosi vulcani e potenti terremoti, che facevano pensare a faglie che immergevano a grande profondità lontano dagli oceani, poteva fornire la chiave per spiegare le geosinclinali e la formazione delle catene montuose. Condivise pertanto l'ipotesi di Vening Meinesz e cioè che la forte deviazione dall'equilibrio isostatico, presente nelle fosse che scendono a 4 Km sotto la piana abissale oceanica si poteva spiegare con il fatto che le fosse stesse dovevano essere mantenute in tale posizione da qualche forza subcrostale , come poteva essere il fianco discendente di una corrente di convenzione.

Le montagne sottomarine a cima piatta (guyot) che egli aveva scoperto erano state spianate dall'azione delle onde a livello del mare e che in seguito dovevano essere sprofondate per migliaia di metri, nel corso di un lunghissimo periodo (si pensava infatti che i guyot risalissero all'Archeozoico)

Rimase sorpreso come tutti, quando nel dopoguerra, dalle cime dei guyot furono dragati dei fossili del Cretaceo; ulteriori dragaggi estesi al fondo oceanico non riuscirono a raccogliere rocce più antiche di tale periodo. Inoltre lo spessore dello strato sedimentario si era dimostrato inferiore rispetto a quanto previsto dall'ipotesi di un fondo oceanico antico. L'ipotesi della deriva dei continenti aveva previsto proprio che il fondo oceanico non fosse più antico del Mesozoico per l'oceano Atlantico e quello Indiano.

Inoltre vi era la scoperta dell'esteso sistema delle dorsali medio oceaniche, con la loro sismicità, l'elevato flusso di calore, il vulcanismo locale che implicavano un fenomeno distensivo.

Il suo grande merito consistette nell'integrare e sistematizzare tale quantità di fenomeni disparati. In base a tale sistematizzazione egli concepiva gli oceani come i centri principali dell'attività geologica.

Secondo Hess le correnti convettive del mantello, causate dalle differenti temperature esistenti fra gli strati profondi e superficiali dello stesso, provocano l'assottigliamento e la fratturazione della crosta terrestre (rift) nella parte in cui le due correnti in risalita cominciano a divergere, in direzioni opposte, e a sprofondare a causa del loro raffreddamento. Dalle fratture, cioè in corrispondenza delle dorsali, fuoriesce magma proveniente dal mantello. Questo raffreddandosi, a causa del contatto con le acque fredde, solidifica e forma nuova crosta oceanica che comincia a spostare quella preesistente in direzione perpendicolare rispetto alla linea di frattura con conseguente espansione dei fondali oceanici. La crosta terrestre più antica viene eliminata quando i fondali sprofondano all'interno della Terra in corrispondenza delle fosse oceaniche.

In sostanza il fondo oceanico si formava in corrispondenza delle dorsali, si espandeva verso le fosse e poi scendeva sotto di esse all'interno del mantello.

 

 

Mise poi in relazione il suo modello di espansione del fondo marino con la deriva dei continenti, proponendo che questi fossero trasportati durante questo processo che era azionato dalle correnti convettive del mantello, riprendendo l'ipotesi formulata da Holmes.

Il magma fuso fuoriesce da sotto la crosta terrestre, si raffredda a contatto con le acque oceaniche, si espande e spinge le placche dall'altro lato rispetto alla crosta stessa; in questo modo il Nord e Sud America sarebbero spinti verso Ovest, mentre l'Europa, l'Asia e l'Africa verso Est.

"I bordi trainanti di un continente sono fortemente deformati quando vanno ad urtare contro i lembi del mantello convettivo che si muovono verso il basso..I lembi ascendenti che salgono sotto le aree continentali allontanano l'una dall'altra, a velocità uniforme, le parti spezzate, per cui si forma una dorsale veramente mediana come nell'oceano Atlantico. Anche la copertura di sedimenti e i monti vulcanici sottomarini si fanno trascinare nella ganascia frantumatrice del lembo discendente, vengono metamorfosati e infine probabilmente saldati ai continenti" (5)

"Le dorsali medio oceaniche - scrive in relazione al rapporto con la deriva - potrebbero rappresentare i resti dei lembi ascendenti delle celle convettive, mentre la fascia circumpacifica di deformazione e vulcanismo rappresenta i lembi discendenti. La Dorsale Medio-Atlantica è in posizione mediana perché le aree continentali sui due lati si sono allontanate alla stessa velocità… Non è esattamente la stessa cosa nella deriva dei continenti. I continenti non avanzano attraverso la crosta oceanica spinti da forze ignote, ma piuttosto si lasciano trascinare passivamente sul materiale del mantello (come se si trattasse di un nastro trasportatore) quando sale alla superficie in corrispondenza della cresta della dorsale e se ne allontana muovendosi lateralmente." (6)

3.3 La conferma dell'espansione del fondo marino

Nei primi tempi Hess non convinse molto i colleghi, ma le sue idee divennero stimolo importante per molti ricercatori. Un'importante convalida dell'idea di Hess venne dal canadese John Tuzo Wilson che nel 1963 presentò una delle prime indicazioni favorevoli all'espansione dei fondali oceanici con la dimostrazione che l'età delle isole su entrambi i lati delle dorsali oceaniche aumentava in proporzione alla distanza dalla dorsale stessa. In seguito ipotizzò l'esistenza di "punti caldi" nel mantello, luoghi dai quali i pennacchi di materiale fluido del mantello stesso salivano verso l'alto sotto la spinta delle correnti di convenzione. Laddove essi toccavano le placche di litosfera, la crosta veniva perforata e si formavano le isole vulcaniche. Un altro importanto contributo di Wilson fu l'idea delle faglie trasformi, proposta nel 1965 nel saggio "Una nuova classe di faglie a sostegno della deriva dei continenti". Le fagli trasformi si presentavano laddove le placche strisciano una sull'altra invece di sovrapporsi (come è normale) nelle zone di subduzione. Wilson spiegò che le dorsali medio oceaniche consistevano in una serie di fratture che si articolavano in faglie trasformi.

Nel medesimo periodo fu ideata un nuovo tipo di prova sull'espansione dei fondali oceanici da parte di Drummond Hoyle Mattews e Fred Vine dell'Università di Cambridge. Favorevolmente colpito dall'interpretazione che Hess dava delle dorsali medio-oceaniche, Mattews ipotizzò che la crosta di recente formazione dovesse essere stata magnetizzata secondo la direzione del campo magnetico terrestre che dominava al tempo della fuoriuscita del materiale sul fondo marino. Tuttavia, dato che il campo magnetico era soggetto a periodiche inversioni, ci si doveva aspettare che la crosta fosse magnetizzata alternativamente secondo direzioni opposte. In base a questa idea, il risultato doveva essere un motivo di strisce orizzontali parallele alla dorsale, e ciascun lato doveva essere l'immagine speculare dell'altro (dato che l'espansione del fondo oceanico avveniva in entrambe le direzioni rispetto alla dorsale). Vine verificò l'ipotesi che venne ulteriormente confermata dalla nave Eltanin del Lamont Geological Observatory: questa per mezzo di un'analisi della dorsale Juan de Fuca, rivelò la tipica immagine speculare delle strisce magnetizzate sui due e lati della dorsale stessa.

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NOTE

BIBLIOGRAFIA

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