Cristalli di zirconi e magmi hanno svelato nuove intuizioni sull’antica attività tettonica a placche che si è verificata sulla Terra miliardi di anni fa.
La Terra è un pianeta in continua evoluzione e in continua trasformazione. La creazione di montagne, oceani ed eruzioni vulcaniche dimostrano la continua fluttuazione della superficie del nostro pianeta. Al centro di queste trasformazioni c’è la potente forza della tettonica a placche, che coinvolge il movimento delle placche crostali terrestri. Questo meccanismo fondamentale non solo ha scolpito il paesaggio attuale del nostro pianeta, ma rimane anche influente nel determinarne il futuro.
Tuttavia, com’era l’attività tettonica a placche durante le prime fasi della storia della Terra? Questo processo ha avuto luogo quando si ritiene che la vita abbia avuto origine?
“La natura tettonica dinamica della Terra moderna è uno dei motivi per cui la vita esiste oggi”, ha dichiarato Wriju Chowdhury, ricercatore associato post-dottorato nel laboratorio di Dustin Trail, professore associato di scienze della terra e dell’ambiente all’Università di Rochester. “Esplorare la geodinamica e la diversità litologica della Terra primordiale potrebbe portare a rivelazioni su come la vita è iniziata sul nostro pianeta”.
Chowdhury è il primo autore di un articolo pubblicato su Nature Communications che delinea come i ricercatori di Rochester hanno utilizzato piccoli cristalli di zircone per sbloccare informazioni sui magmi e sull’attività tettonica delle placche nella Terra primordiale. La ricerca fornisce prove chimiche che molto probabilmente la tettonica a placche si è verificata più di 4,2 miliardi di anni fa, quando si pensa che la vita si sia formata per la prima volta sul nostro pianeta.
Questa scoperta potrebbe rivelarsi utile nella ricerca della vita su altri pianeti.
La tettonica a placche alimenta la creazione e la distruzione della crosta terrestre
La tettonica a placche sulla Terra moderna è “estremamente importante”, ha affermato Trail, perché è “il meccanismo dominante per la creazione e la distruzione della crosta terrestre”.
La Terra è l’unico pianeta conosciuto che ha una crosta superiore mobile che viene ciclicamente distrutta e creata. Il processo fornisce elementi critici, come ferro e magnesio, dall’interno della Terra alla sua superficie e controlla i cicli dell’acqua e del carbonio. Ma, cosa più importante per i geologi, la tettonica a placche scioglie e mescola le rocce per creare magmi con composizioni chimiche specifiche, a seconda delle rocce coinvolte e del luogo in cui si è verificata la “distruzione”. La composizione chimica del magma può quindi indicare lo stile della tettonica che lo ha creato.
Antichi cristalli come minuscole capsule del tempo
Chowdhury e i suoi colleghi hanno condotto le loro ricerche utilizzando zirconi, minuscoli cristalli nelle rocce che sono come piccole capsule del tempo. Gli zirconi contengono tracce di elementi chimici, bloccati nei cristalli nel momento in cui i cristalli si sono formati. I ricercatori datano gli zirconi e poi lavorano a ritroso, con gli zirconi che rivelano informazioni sulla composizione chimica dei magmi genitori da cui si sono cristallizzati gli zirconi.
Gli scienziati utilizzano quindi le informazioni sui magmi per ricostruire l’ambiente fisico e chimico – e per dedurre gli stili tettonici a placche – della Terra primordiale, durante il periodo in cui si sono formati gli zirconi. In questo caso, gli zirconi avevano un’età compresa tra i 3,8 e 4,2 miliardi di anni.
Secondo Chowdhury, la maggior parte dei ricercatori deduce informazioni sulla Terra primordiale utilizzando zirconi per creare modelli probabilistici per presentare diversi scenari tettonici. Chowdhury e i suoi colleghi hanno fatto un ulteriore passo avanti per descrivere non solo gli zirconi ma anche i magmi progenitori.
“I magmi genitori sono molto più diretti e affidabili perché sono più vicini alla fonte, l’attuale stile tettonico”, ha affermato Chowdhury. “Il nostro studio descrive il contenuto isotopico di silicio e ossigeno degli zirconi e il contenuto di oligoelementi dei magmi parentali, che non è stato combinato e presentato prima”, ha aggiunto.
Chowdhury, Trail e i loro colleghi hanno trovato somiglianze chimiche tra i primi magmi della Terra e i magmi moderni creati ai confini delle placche tettonicamente attive come le catene delle Cascate e delle Isole Aleutine o aree in Giappone e le Ande.
“Questo suggerisce una continuità tettonica dall’antichità ai tempi moderni”, ha dichiarato Trail. “Il nostro studio mostra come la terra, miliardi di anni fa, avrebbe potuto funzionare in modo simile a come funziona oggi”.
Una caratteristica chiave di un pianeta abitabile
I ricercatori non hanno determinato se esistesse la vita quando è iniziata la tettonica a placche: “né la vita né la tettonica hanno ancora una data di inizio precisa”, ha detto Chowdhury, osservando che la comunità geologica è divisa su questi punti. Ma i nuovi dati forniscono prove chimiche che suggeriscono che la tettonica a placche potrebbe essersi verificata più di 4,2 miliardi di anni fa.
In ogni caso, la tettonica a placche è una delle ragioni principali per cui la Terra ha attualmente un ambiente di vita temperato e potrebbe essere un fattore importante nella ricerca di ambienti di vita abitabili su altri pianeti.
Fonte: Nature Communications
