Uno studio geologico ha documentato che le rocce di colore chiaro come il granito erano già presenti sulla Terra 3,5 miliardi di anni fa. Per gli autori si tratta di un limite inferiore per stabilire una data per l’inizio della tettonica a placche, il processo che riplasma costantemente la superficie del pianeta
di Shannon Hall/Scientific American
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I geologi ritengono che la Terra primordiale potesse avere un aspetto molto simile a quello attuale dell’Islanda, dove i campi di lava nera si estendono a perdita d’occhio, le montagne color inchiostro salgono repentinamente sopra il livello delle nuvole e le spiagge di sabbia scura circondano la terraferma.

Ma nel corso del tempo il mondo è diventato gradualmente meno tetro. Oggi la Terra ospita anche rocce chiare, come il granito che costituisce l’Half Dome, nello Yosemite National Park, negli Stati Uniti. Ma gli scienziati rimangono incerti su quando il mondo iniziò la transizione da un aspetto simile a quello islandese a quello che conosciamo oggi.

Un nuovo studio pubblicato su “Science” suggerisce che da quella transizione sono trascorsi più di 3,5 miliardi di anni. Il risultato non solo indica ai ricercatori il colore delle prime spiagge del mondo, ma potrebbe anche aiutarli a capire quando le placche tettoniche, cioè le lastre di crosta che combaciano come pezzi di un puzzle molto al di sotto dei nostri piedi, hanno cominciato a svegliarsi e a spostarsi. Ciò è dovuto al fatto che le rocce più chiare, conosciute come rocce felsiche, sono in realtà rocce scure, o mafiche (o femiche), “reincarnate”. In breve, le rocce felsiche si formano quando quelle mafiche sono spinte in profondità all’interno della Terra, forse quando una placca tettonica scivola sotto un’altra in un processo chiamato subduzione. Dato che miliardi di anni fa le rocce felsiche di colore chiaro erano abbondanti, la tettonica a placche probabilmente era già in azione.

Per giungere a questa conclusione, Nicolas Greber, geologo dell’Università di Chicago, e colleghi hanno analizzato 78 strati di sedimenti differenti per individuare il rapporto fra rocce felsiche e rocce mafiche. Non si trattava semplicemente di un conteggio delle rocce bianche rispetto a quelle scure (entrambe erano state erose già da molto tempo riducendosi in piccole particelle). L’interesse del gruppo di Greber era il titanio. Anche se questo elemento metallico è presente in entrambi i tipi di roccia, la percentuale dei suoi isotopi (atomi chimicamente identici, con lo stesso numero di protoni ma un diverso numero di neutroni) varia quando la roccia cambia da mafica a felsica. Supponiamo di mescolare qualcosa che può risultare dolce o salato, dice Greber. Un’analisi come questa dà “un’idea di quanto sale e quanto zucchero hai aggiunto”. Greber si aspettava che i primi sedimenti del suo campione, che risalgano a 3,5 miliardi di anni fa, sarebbero stati composti principalmente da particelle mafiche. Invece, con sua sorpresa, circa la metà delle particelle contenute all’interno erano felsiche.

Supponendo che queste rocce si siano formate in zone di subduzione, questo significa che a quell’epoca le placche tettoniche erano già in movimento: questa conclusione potrebbe aiutare a risolvere un mistero annoso, che riguarda la data di nascita della tettonica a placche. Da tempo i ricercatori discutono sulla data precisa in cui queste placche di crosta hanno iniziato a risvegliarsi dal loro torpore, con stime che vanno da 1 miliardo a 4,2 miliardi di anni fa. Questo intervallo di tempo però è troppo ampio se gli scienziati vogliono comprendere l’evoluzione della Terra primordiale.

Le placche in movimento hanno la capacità di riplasmare radicalmente il pianeta, modellando i bacini oceanici e sollevando le catene montuose. Alterano anche la composizione dell’atmosfera e degli oceani. Ciò avrebbe influito sulla disponibilità di sostanze nutritive nelle prime fasi della vita sul nostro giovane pianeta.

Con un intervallo di tempo così ampio, è facile capire perché gli scienziati non possono accettare una data fissa. Paul Tackley, geofisico dell’ETH di Zurigo, non è d’accordo con l’ultima interpretazione. Sostiene che le rocce felsiche possono formare, in qualsiasi momento, rocce mafiche nelle profondità della Terra, e non solo lungo le zone di subduzione: questo processo può avvenire anche su una placca immobile. Se un vulcano erutta, per esempio, la lava appena uscita spingerà verso il basso le rocce mafiche finché queste non saranno sepolte così in profondità da fondersi per effetto delle elevate pressioni e temperature sotterranee, trasformandosi in rocce felsiche.

Anche se Greber concorda sul fatto che le rocce felsiche possano certo formarsi in questo modo, sostiene che un elevato tasso di rocce felsiche non può essere spiegato dal solo modello di Tackley. In Islanda, per esempio, un’isola lontana da qualsiasi zona di subduzione, semplicemente non si forma un numero elevato di rocce chiare, ed è per questo che si vedono i campi di lava nera e le spiagge di sabbia scura. Così Greber sostiene che gli alti tassi di rocce chiare scoperte nei suoi vecchi sedimenti possono solo significare che la tettonica a placche è cominciata presto nella storia del nostro pianeta. Ma 3,5 miliardi di anni è solo un limite inferiore. In futuro spera di trovare rocce ancora più antiche, che permettano d’individuare una “data di nascita” esatta.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su www.scientificamerican.com il 22 settembre 2017. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)