Scritto dal Dott. Klaus L.E. Kaiser (Ontario, Canada)

Introduzione

Gli Atolli sono isole anulari (ossia circolari o ad anello) di basso livello, che sono presenti nelle acque tropicali degli oceani mondiali, principalmente nel Pacifico occidentale.

Dictionary.com [1] definisce l’ “atollo” come “una barriera corallina a forma di anello o una striscia di piccole isole coralline ravvicinate, che racchiude completamente o quasi completamente una laguna di bassa profondità”. Gli Atolli che sono presenti a livello mondiale sono circa 500, anche se questo non sembra comunque essere un conteggio preciso. 

L’origine degli Atolli

Il grande esploratore Charles Darwin (1809-1882) descrisse i principi che sono alla base della formazione degli Atolli quasi 150 anni fa [2]. Secondo Wikipedia, gli Atolli vennero definiti da Darwin come “… gruppi circolari di isolotti di corallo […] e [la parola] è sinonimo di ‘isola della laguna’. “

Le osservazioni e le interpretazioni di Darwin continuano ad essere riconosciute come la teoria principale sulla formazione degli Atolli. Egli concluse che gli Atolli hanno origine da eruzioni sommerse di vulcani estinti, dove il magma è stato spinto fino alla superficie degli oceani e, dopo essere stato stabilizzato dai coralli e dal conseguente affondamento delle precedenti cupole vulcaniche, ha provocato la formazione di Atolli anulari.

I Coralli

I coralli sono organismi del regno animale che prelevano ioni di calcio (CA + +), carbonato (CO3) e bicarbonato (HCO3) dall’acqua circostante e li depositano sotto forma di carbonato di calcio durissimo (CaCO3), in un reticolo cristallino composto dal minerale calcite o da aragonite. Dato che i coralli vivono vicino alla superficie, ma non fuori dall’acqua, e crescono più o meno costantemente, devono espandere le loro colonie verso l’esterno. Nel corso del tempo, nell’ordine di milioni di anni, quel processo conduce alla formazione di isole anulari che racchiudono lagune poco profonde.

La teoria di Darwin

Darwin dedusse che la formazione degli Atolli era stata causata da due eventi che si erano verificati simultaneamente, vale a dire quello della crescita della barriera corallina e il graduale affondamento delle isole vulcaniche (originali).

C’è (un implicito) corollario della teoria di Darwin, ossia che le cupole vulcaniche originarie non si estendevano mai molto al di sopra della superficie del mare. Nonostante si innalzino dalle profondità oceaniche per diverse migliaia di metri, gli Atolli sono a malapena al di fuori dell’acqua. (In alternativa, le cupole sono state tutte erose allo stesso livello, indipendentemente dalla loro altezza originaria al di sopra del livello del mare).

Il mio punto di vista a questo punto è il seguente: Darwin potrebbe benissimo essere nel giusto per quanto riguarda il processo di base, ma è necessario qualcos’altro per spiegare le somiglianze che esistono tra tanti Atolli che si trovano molto distanti l’uno dall’altro, anche in oceani diversi. Questa comunanza nella loro piccola elevazione al di sopra della superficie oceanica difficilmente può essere spiegata da identici tassi di crescita e affondamento. La presenza di centinaia di Atolli in tutti gli oceani tropicali, tutti caratterizzati dall’essere posizionati appena al di sopra del livello del mare, deve avere una spiegazione più causale rispetto a quella dell’ “affondamento simultaneo” delle cupole vulcaniche ad un ritmo pari a quello della crescita dei coralli.

Vulcani Sottomarini

Una domanda che mi ha tormentato per qualche tempo è “come facevano a sapere i vulcani sottomarini quando era venuto il momento di interrompere la loro crescita nel momento in cui le loro cupole stavano colpendo la superficie dell’acqua?” Naturalmente, il vulcano in fondo al mare non detiene questo tipo di conoscenza.

Anche se la crescita del corallo (verso l’alto) era semplicemente un fattore relativo al tasso di affondamento dell’ex vulcano, questo lascia ancora aperta la questione sul perché il vulcano ha smesso di crescere una volta che la sua cupola era vicina o appena al di sopra della superficie dell’acqua. Molte delle cupole vulcaniche degli Atolli si ergono per migliaia di metri sopra il fondo del mare, appena al di sotto della superficie dell’oceano.

Anche se la teoria di Darwin sul loro “affondamento” fosse corretta, questo lascia ancora aperta la questione di come i vulcani “potessero sapere” di aver raggiunto la superficie dell’oceano, smettendo di crescere in quei paraggi e/o cominciando ad affondare. Penso di aver trovato la risposta e che questo comporti una piccola modifica della teoria di Darwin.

La mia teoria

La mia teoria è una modifica della teoria di Darwin, in particolare per quanto riguarda il suo postulato sull’ “affondamento” delle isole vulcaniche originarie. La mia teoria spiega anche perché ci sono così tanti Atolli che a malapena si innalzano al di sopra del livello del mare.

Primo Punto  

Il primo punto è che non tutti i vulcani sono uguali. Non c’è certamente nulla di nuovo in tutto questo. Tuttavia, si pone la questione delle loro somiglianze e delle loro differenze – entrambe le cose sono fondamentali per la comprensione dei processi di formazione di un Atollo.

Secondo Punto

Il secondo punto è che molti “Atolli” si ergono a dire il vero molto al di sopra del livello del mare, anche se questo dipende in qualche modo dalla maniera in cui si definisce un Atollo. Se questa definizione implica i due requisiti concomitanti di “una barriera corallina a forma di anello” come di “un’isola che racchiude completamente o quasi una laguna poco profonda”, allora le isole che hanno una barriera corallina circostante, ma non una laguna non sarebbero degli Atolli. Ad esempio, alcune isole oceaniche tropicali hanno certamente grandi “barriere coralline a forma di anello”, pur non circondando una laguna centrale. Possono essere considerate anche loro degli “Atolli”? Mi piacerebbe pensarlo.

Il punto più importante della mia teoria è che la differenziazione in merito all’opportunità per una cupola vulcanica che sorge dai fondali marini di finire per diventare un’isola o un Atollo si basa sul tipo di materiale vulcanico emesso. È la composizione effettiva dell’emissione vulcanica che determina se un vulcano sottomarino è diventato o diventerà un'”isola” o un “atollo” nel corso del tempo.

Come è ben noto, i vulcani emettono sia magma che gas. Il rapporto tra magma e gas (per lo più anidride carbonica, CO2) varia da quasi nullo a quasi infinito. Tuttavia la maggior parte dei vulcani emette entrambi a tassi comparabili. Naturalmente, se si innalza dalle profondità dell’oceano, la miscela di magma e gas verrà rapidamente raffreddata e solidificata dall’acqua circostante. Nel caso dei vulcani sottomarini, la miscela di magma liquido con un alto contenuto di gas produrrà un tipo di materiale roccioso e schiumoso che ha una densità molto bassa, vicina alla densità dell’acqua, o anche inferiore a quella dell’acqua. Infatti, alcune pietre pomice vulcaniche hanno una bassa densità iniziale pari a 0,25 g/cm3 [3] ed effettivamente galleggiano sull’acqua fino a quando le sue minute sfere vetrose si ritrovano intrise d’acqua. In effetti, masse galleggianti di pietra pomice, un tenero assemblaggio di emissioni magmatico gassose indurite di vulcani sottomarini sono state ripetutamente osservate, alcune con una estensione pari a diverse centinaia di chilometri quadrati [4].

Terzo Punto

A causa di quella bassa densità (della combinazione del magma con il gas), tali emissioni vulcaniche da parte dei vulcani sottomarini nelle profondità dell’oceano si espanderanno rapidamente fino a quando la cupola raggiunge la superficie dell’oceano. Questo lo si evidenzia anche dalla pendenza quasi verticale delle pendici della cupola vulcanica di molti Atolli. In pratica le cupole cresceranno rapidamente verso la superficie a causa della galleggiabilità positiva. Si potrebbe anche dire: le cupole crescono autonomamente a causa di una densità inferiore a quella dell’acqua e – se non ancora completamente rigide – della espansione del volume del gas nell’acqua che si trova più vicina alla superficie, che quindi risulta essere in una condizione di minor compressione dalla pressione dell’acqua circostante. Qualsiasi sommozzatore può osservare questo effetto dalla espulsione di bolle d’aria che aumentano di dimensione e velocità mentre risale in superficie. Questo probabilmente spiega anche la quasi verticalità dei pendii delle cupole vulcaniche di molti Atolli.

Quarto Punto

Una volta che il magma solidificato e ricco di gas raggiunge la superficie dell’oceano, la situazione cambia bruscamente. La densità effettiva del magma solido cambia sostanzialmente da meno di 1 (nella colonna d’acqua) a 2-3 per la parte che si estende nell’aria oltre la superficie dell’oceano. Proprio come un corpo umano che ha una galleggiabilità quasi neutrale in acqua, ma stare in piedi o camminare sulla terra richiede non solo forza, ma anche una superficie solida che possa sopportare la pressione del piede.

Prima di raggiungere la superficie dell’oceano, il pennacchio di magma è stato essenzialmente sollevato verso la superficie grazie alla sua galleggiabilità positiva (peso negativo, rispetto all’acqua). Una volta che la cupola si estende sopra la superficie dell’oceano, quella parte che improvvisamente rivela un peso positivo tenderà a fare due cose.

Il primo effetto è che l’improvvisa comparsa di un peso considerevole della massa che si trova al di sopra dell’acqua tenderà a rallentare l’ulteriore espansione della cupola nell’aria. Detto in maniera molto semplice, il vulcano deve adesso spingere davvero tanto per poter elevare quel tumulo ancora più in alto nel cielo. Il secondo effetto è che questo peso tenderà a compattare il materiale sottostante nella colonna d’acqua, che si presenta come una struttura molto porosa con cavità intrise sia di acqua che di gas. Entrambi gli effetti, combinandosi, ridurranno rapidamente o elimineranno completamente la crescita delle cupole vulcaniche oltre la superficie dell’acqua.

Quinto Punto

Non solo la miscela di roccia e gas che si è spinta al di sopra della superficie oceanica ha maggiori difficoltà ad elevarsi ulteriormente, a causa della sua struttura porosa, ma sarà anche molto più incline all’EROSIONE da parte dell’acqua e del vento rispetto alla sua parte sottomarina. Alla fin fine non è altro che una torta di pan di spagna. Pertanto, la forza del processo di erosione la riporterà giù – di nuovo al livello dell’acqua, o un po’ più in basso – molto in fretta. Questo processo combinato di COMPATTAZIONE (la forza più importante) e di EROSIONE sarà alla base della formazione degli Atolli. Esempi di questo sono i molti Atolli presenti nel Pacifico, le Maldive, e le Isole Cocos.

Sesto Punto

In contrasto con il magma ad alto contenuto di gas che conduce alla formazione degli Atolli, i vulcani sottomarini che emettono magma a basso contenuto di gas non sono in grado di compattarsi, e possono continuare a spingere le loro cupole ben al di sopra della superficie dell’oceano. Il loro materiale è anche molto più solido e molto più resistente all’erosione e, quindi, rimane lì per lungo tempo. Di conseguenza, questi vulcani saranno in grado di formare delle isole. Esempi di questo processo sono le isole Hawaii e le Azzorre.

Sommario

Propongo una modifica della teoria di Darwin sulla formazione degli Atolli partendo dal presupposto dei tassi simultanei e uguali delle cupole vulcaniche in “affondamento” e della “crescita dei coralli” (la sua teoria) per arrivare ai tassi simultanei e uguali delle cupole vulcaniche “che si compattano mentre si innalzano al di sopra del livello del mare” e alla “crescita dei coralli “(la mia teoria). La capacità di compattare (o non compattare) è in funzione del materiale vulcanico emesso, in particolare il rapporto fra la roccia e il gas dell’emissione e la sua risultante densità apparente nella colonna d’acqua.

Questa proposta di revisione della teoria di Darwin spiega prontamente sia la formazione degli Atolli, come di quelli che si trovano in Melanesia o Micronesia, che l’esistenza di isole montagnose con rocce a base di basalto durissimo, come ad esempio nelle isole Hawaii.

Riferimenti e Definizioni

[1] http://dictionary.reference.com/browse/atoll

[2] C. Darwin, 1842. La struttura e la distribuzione delle barriere coralline.

[3] la densità della pietra pomice: wiki

[4] https://nerc.ukri.org/planetearth/stories/1686/

Compattamento

http://dictionary.reference.com/science/compaction – definisce il compattamento come il processo mediante il quale la porosità di una determinata forma di sedimento è diminuita a causa dei suoi grani minerali che vengono schiacciati insieme dal peso del sedimento sovrastante o dal ricorso a mezzi meccanici.

Affondamento

Il termine ha molti significati diversi, secondo tutti i dizionari. Quello più pertinente a questo argomento sarebbe “causare l’immersione o l’andare al di sotto della superficie.”

Questa analisi è stata sottoposta a Principia Scientific Intl. il 7 maggio 2019 come documento scientifico destinato ad una revisione pubblica aperta. Pubblicato e tradotto dietro autorizzazione.

https://principia-scientific.org/wp-content/uploads/2019/05/PROM-On-the-Formation-of-Atolls.pdf

Dott. Klaus Kaiser – Ontario (Canada) – è l’autore di “CONVENIENT MYTHS, the green revolution – perceptions, politics, and facts” – http://www.convenientmyths.com

Traduzione a cura di Mauri Sesler