Rocce vulcaniche di 90 milioni di anni fa che affiorano oggi in Costa Rica si formarono a una temperatura paragonabile a quella delle lave dell’Archeano, un periodo che risale a miliardi di anni fa. La scoperta potrebbe cambiare l’attuale modello dell’evoluzione iniziale della Terra
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La porzione più profonda del mantello terrestre potrebbe avere una temperatura simile a quella che aveva più di 2,5 miliardi di anni fa. È quanto emerge da uno studio pubblicato su “Nature Geoscience” da ricercatori guidati da Esteban Gazel dello statunitense Virginia Tech.

Gli autori hanno analizzato la composizione di rocce vulcaniche che affiorano in Costa Rica, e in particolare la presenza di komatiite, un minerale che si forma solo in particolari condizioni di temperatura e funziona un po’ come un termometro dei processi geologici. E la loro scoperta potrebbe cambiare almeno in parte l’attuale modello di evoluzione geologica della Terra nella sue prime fasi.

In una di queste fasi, l’eone Archeano, tra 2,5 e 4 miliardi di anni fa, il mantello – cioè lo strato tra la crosta e il nucleo terrestri – aveva una temperatura decisamente superiore a quella attuale, a causa di una maggiore produzione di calore dovuta al decadimento di elementi radioattivi quali potassio, torio e uranio. La “firma geologica” inequivocabile di questo eone è la grande diffusione di komatiiti nelle rocce dell’epoca.

“Le komatiiti si possono immaginare un po’ come una versione ad altissima temperatura della lava che vediamo scorrere oggi dai vulcani delle isole Hawaii: erano così calde che invece di essere rosse erano bianche”, ha spiegato Gazel. “Scorrevano sulla superficie del pianeta quando le condizioni atmosferiche erano molto diverse da quelle attuali e molto simili a quelle che si osservano su Venere”.

Illustrazione dell’emersione di lava durante l’Archeano (Credit: Claude Herzberg/Rutgers University)

La diminuzione dei tassi di decadimento radioattivo degli elementi presenti e i moti convettivi da cui era attraversato raffreddarono via via il mantello. O almeno così si pensava.

Studiando rocce vulcaniche del Costa

Rica che risalgono a soli, in termini geologici, 90 milioni di anni fa circa, Gazel e colleghi hanno scoperto concentrazioni di magnesio simili a quelle delle komatiiti dell’Archeano, oltre ad altre caratteristiche che fanno pensare che siano affiorate con un flusso di lava a temperatura estremamente elevata.

“Sappiamo che le concentrazioni di magnesio nei basalti e nelle komatiiti sono correlate alla temperatura iniziale di fusione”, ha sottolineato Gazel. “Più la temperatura è elevata, maggiore è il contenuto di magnesio”.

Due altri indici molto importanti per tracciare l’identikit delle antiche lave sono la presenza di olivina, il primo minerale che si cristallizza da esse, e di spinello, un altro minerale.

immagini ai raggi X dell’olivina analizzata nel corso dello studio (Credit: Virginia Tech)

“Abbiamo usato la composizione di olivina come ulteriore termometro per confermare l’ipotesi che abbiamo formulato circa i processi che hanno portato al raffreddamento della lava: alle temperature più alte, l’olivina incorpora nella propria struttura più alluminio, mentre lo spinello incorpora più cromo” ha concluso Gazel. “Conoscendo la percentuale di questi elementi in ciascun minerale, si può risalire alla temperatura a cui si cristallizzarono”.

Fatti i conti, il risultato è stato di circa 1600 gradi celsius, un valore da primato tra quelli stimati per le lave affiorate negli ultimi 2,5 miliardi di anni. Ciò significa che anche in un’epoca relativamente recente, la temperatura del mantello è stata paragonabile a quella dell’Archeano.