Il Primo Continente

Da dove viene il terreno su cui camminiamo? Come esseri umani, tendiamo a dare la terra per scontata, nonostante il fatto che, ancora oggi, copra solo circa un terzo della superficie terrestre. Inoltre, la terra è in gran parte bidimensionale. Ad eccezione delle minuscole bestie scavatrici, la maggior parte della nostra attività si svolge in superficie. L'oceano, d'altra parte, ha una vasta terza dimensione, che ospita vari tipi di creature fino in fondo. “Quanto è inappropriato chiamare questo pianeta Terra”, scrisse una volta il romanziere di fantascienza Arthur C. Clarke, “quando dovrebbe chiaramente chiamarsi Oceano”.

Comunque sia, abbiamo la nostra terra. E diamo per scontato che questa terra sia sempre esistita sulla Terra, anche se in forma diversa, con un clima diverso e abitata da creature diverse.

La geologia ci dice che anche questo non era il caso.

Viviamo in un'epoca di terra, ma c'era una volta un'epoca in cui la Terra non aveva terra. Come sia avvenuta la transizione rimane un mistero, ma osservando la composizione dei minerali esistenti possiamo dire molto sulla formazione dei continenti.

Forse, procedendo a ritroso, possiamo conoscere la verità sul primo continente in assoluto.

La Terra, geologicamente parlando, può essere classificata in quattro sezioni. C'è lo strato superficiale chiamato crosta. Se la Terra fosse una mela la crosta è lo spessore della sua buccia. Camminiamo sulla crosta, costituisce tutti i continenti e il fondale marino. Sotto la crosta c'è uno strato noto come mantello. Questo strato è profondo migliaia di chilometri e costituisce l'84% del volume terrestre. Si ritiene che sia solido ma su una scala temporale geologica si comporta come un liquido altamente viscoso, un po' come il caramello. Al di sotto di questo c'è il nucleo esterno liquido e al di sotto c'è la solida palla di roccia nota come nucleo interno.

I continenti, per definizione, sono grandi masse di terra sulla crosta separate da un fluido come l'acqua. Con questa definizione, la Terra è l'unico pianeta conosciuto ad avere continenti. Mentre pianeti come Marte potrebbero aver avuto masse continentali simili in passato, poiché non c'è acqua liquida su Marte, la Terra è l'unico pianeta con continenti.

Nel secolo scorso, Alfred Wegener ha proposto la Teoria della Deriva Continentale, secondo la quale la Terra un tempo aveva un continente unificato che si è spostato nel tempo per produrre i sette continenti che conosciamo oggi. Questa teoria è stata accettata oggi come un dato di fatto.

Una semplice convalida della teoria di Wegener può essere vista studiando le somiglianze nei fossili sulle diverse masse terrestri oggi. Per chiunque sia in dubbio, nota quanto bene la costa orientale del Sud America si allinea con la costa occidentale dell'Africa.

La Terra si è formata 4,6 miliardi di anni fa (ovvero 4.600.000.000 di anni!). L'era da 4,6 a 4 miliardi di anni fa è chiamata Eone Adeano, dal nome di Ade, il dio greco dell'Inferno. Gli scienziati in precedenza credevano che la Terra fosse nata come una palla infuocata e che nel tempo la superficie esterna si fosse raffreddata per formare la terra che conosciamo oggi. Tuttavia, ora sappiamo che la Terra era ricoperta d'acqua prima che si formassero i primi continenti.

Questa scoperta è stata fatta grazie al minerale Zircone.

I cristalli di zircone o ZrSiO4 hanno una proprietà speciale. Una volta formati, persistono anche se la loro roccia madre è completamente distrutta, sono praticamente indistruttibili. Un ulteriore vantaggio è che non sono nemmeno molto rari.

L'età di questi minerali può anche essere facilmente trovata studiando la loro composizione da uranio a piombo. I cristalli di zirconio incorporano atomi di uranio e torio (entrambi più noti come combustibili nucleari). Tuttavia, questi stessi cristalli respingono gli atomi di piombo quando si formano.

Nel corso del tempo, l'uranio instabile diventa piombo attraverso il decadimento radioattivo, il che significa che puoi misurare il rapporto tra uranio e piombo per capire quanti anni ha il cristallo. Un cristallo giovane avrà una proporzione più alta di uranio, mentre in uno più vecchio una proporzione relativamente più alta di uranio si sarebbe già trasformata in piombo.

Più rilevante è il fatto che i cristalli di zircone rivelano informazioni sull'ambiente in cui si sono formati. Questo può essere dedotto attraverso i loro rapporti isotopici di ossigeno.

L'ossigeno ha due isotopi stabili: ¹⁸O e ¹⁶O. ¹⁸O, con due atomi in più, è più pesante di ¹⁶O.

Quando piovono, le molecole d'acqua costituite da ¹⁸O si condensano più facilmente rispetto alle loro controparti più leggere. E quando si verifica l'evaporazione, sono le molecole ¹⁶O che se ne vanno per prime lasciando dietro di sé le molecole ¹⁸O. Quindi possiamo ragionevolmente presumere che i livelli di ¹⁶O negli oceani fossero più alti durante i periodi più caldi, mentre ¹⁸O dominasse durante i periodi più freddi e piovosi.

È in queste proporzioni che gli atomi di ossigeno vengono catturati nei cristalli di zircone, formando una capsula del tempo o un'istantanea della composizione chimica del tempo. Osservando gli zirconi possiamo dire quando si sono formati e la temperatura in quel momento.

E, con queste informazioni, possiamo dedurre esattamente come si sono formati quei cristalli di zircone.

Nel mantello terrestre, il rapporto isotopico dell'ossigeno è sempre intorno a 5,3. Una breve nota: questo non significa che ci siano 5,3 volte più ¹⁸O di ¹⁶O. Il nome ufficiale di questo valore è δ¹⁸O o “delta-O-18”, dove “delta” sta per “differenza dall'acqua dell'oceano”. Quindi, quando confrontiamo il rapporto qui con il rapporto nell'acqua dell'oceano, la differenza è 5,3.

Se il valore di delta-O-18 è compreso tra 0 e 5,3, significa che c'è stata un'ampia interazione del magma con l'acqua ad alta temperatura prima che si solidificasse in roccia. (Naturalmente, il valore delta-O-18 dell'acqua dell'oceano è zero, poiché è quello con cui confrontiamo tutto il resto)

Se delta-O-18 è maggiore di 5,3, significa che il magma ha interagito con le rocce sulla superficie terrestre , piuttosto che con la sua acqua. Queste rocce superficiali avrebbero precedentemente interagito con la pioggia o con l'acqua dell'oceano. Come accennato in precedenza, l'acqua piovana contiene più del più pesante ¹⁶O. Ciò significa che anche le rocce ne avrebbero avuto di più e, sepolte e fuse nel magma, avrebbero conservato quel valore superiore, che alla fine sarebbe stato trasmesso ai nostri zirconi della capsula del tempo durante la cristallizzazione.

Gli zirconi più antichi hanno un delta-O-18 di circa 7,4. Ciò significa che l'acqua doveva essere abbondantemente presente sulla superficie terrestre nell'era dell'Adeano. Come potrebbe essere? Dopotutto, era un periodo di tempo noto per il suo fuoco infernale e i suoi vulcani.

I geologi hanno pensato al problema e hanno trovato la loro risposta più plausibile: l'acqua è stata probabilmente trasportata sulla Terra dallo spazio. L'era adeana è stata un periodo difficile per la superficie terrestre, che è stata pesantemente bombardata da meteoriti dello spazio esterno. Lo sappiamo perché la terra sulla Luna mostra che questi impatti meteorici erano regolari fino a 3,5 miliardi di anni fa: i resti di questi attacchi possono essere osservati oggi come crateri sulla Luna.

Se la superficie terrestre era quasi interamente ricoperta d'acqua, come si sono formati i primi nuclei continentali stabili? Perché nessuna terra che si è formata è sprofondata nel magma?

In un nuovo studio all'inizio di quest'anno, i ricercatori di tre istituzioni - la Curtin University, il Geological Survey of Western Australia e l'Università del Maryland negli Stati Uniti - si sono riuniti per indagare sull'antico passato della terra. Lo hanno fatto esaminando la massa continentale esposta più antica del mondo: il Pilbara Craton in Australia.

Un cratone è una parte vecchia e stabile di un continente. Ciò significa che sono rimasti stabilmente in superficie per milioni di anni. Il Pilbara Craton è uno dei numerosi resti continentali dell'era Archaea, risalente a 4,0-2,5 miliardi di anni fa. Sulla scia dell'era adeana, questo era il periodo in cui il tasso di impatti dei meteoriti stava diminuendo sulla Terra.

Studiando l'età degli zirconi nelle rocce lì e i valori delta-O-18 all'interno, i ricercatori hanno concluso che c'erano tre fasi di formazione di questo cratone. Quella che segue è un'interessante analisi.

Gli zirconi del primo stadio possono essere classificati in due gruppi: quelli i cui valori delta-O-18 sono simili a quelli del mantello, appena sotto la crosta terrestre; e quelli la cui composizione di ossigeno richiede un processo molto superficiale. Nella seconda fase, il delta-O-18 corrisponde al mantello. E infine, gli zirconi della fase tre hanno valori delta-O-18 che richiedono l'interazione con i materiali di superficie.

Come puoi vedere, sembra che gli zirconi si siano inizialmente formati vicino alla superficie e gradualmente abbiano iniziato a formarsi più in profondità. Ma era davvero così? I ricercatori, dopo aver studiato le varie composizioni delle rocce, suggeriscono il contrario.

Prima (pensano i ricercatori), c'è stata un'esplosione meteorica. Un grosso oggetto si è schiantato sulla superficie acquosa della Terra - un evento comune nel corso della giornata, ma questa volta l'impatto ha causato un'esposizione prolungata del magma all'acqua calda, e per "prolungata" intendo diversi milioni di anni. L'impatto stesso avrebbe formato rocce ricche di magnesio nelle vicinanze, mentre rocce ricche di ferro si sarebbero formate un po' più in là. Nel frattempo, la combinazione di magma e acqua calda ha causato condizioni molto simili a quelle riscontrate nel sottomantello: tanto che anche i rapporti isotopici dell'ossigeno erano simili.

Durante i successivi cento milioni di anni, i materiali più pesanti affondarono nel mantello, mentre i magmi più leggeri si spostarono in superficie. Questa separazione ha permesso allo strato più leggero di essere galleggiante e in grado di rimanere a galla... alla fine formando la "crosta" che conosciamo oggi.

Gli zirconi della seconda fase provengono da quando la crosta si è stabilizzata. Il magma del mantello si è diffuso attorno alla base della crosta, motivo per cui gli zirconi di secondo stadio hanno per lo più valori delta-O-18 simili a quelli trovati nel mantello.

Infine, nella terza fase, gli zirconi hanno rapporti sopra il mantello. Ciò suggerisce che c'era un bel po' di roccia sopra la crosta di base che era incorporata nel magma sottostante.

Il Pilbara Craton racconta una storia interessante, ma la cosa più importante è che gli altri cratoni sono d'accordo. Lo stesso schema che è stato osservato qui, ci dicono i geologi, può essere riconosciuto anche in altri cratoni. Ciò significa essenzialmente che le esplosioni di meteoriti erano responsabili della stabilizzazione della prima terra sulla Terra; che ogni continente appartenente a questo pianeta è stato reso possibile da gigantesche rocce spaziali che si sono schiantate sulla sua superficie.

Comprendiamo le meteore come una forza distruttiva. Sono sempre descritti come un disastro che pone fine al mondo. Le meteore provocano esplosioni; le meteore hanno ucciso i dinosauri; un meteoroide era la ragione per cui tutti non volevano alzare lo sguardo .

Questa percezione è parzialmente vera, ma i cratoni ci dicono che le meteore sono molto di più. Come ogni forza naturale, sono sia creatori che distruttori; possono sconvolgere la terra a cui siamo abituati, ma prima di lamentarci delle meteore, dovremmo ricordare questo: forse sono stati loro a darci la terra in cui viviamo in primo luogo.

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