Le rocce più antiche sembrano poter fornire indizi sull’origine della vita

I risultati dello studio indicano che i processi tettonici verificatisi all'inizio della documentazione geologica potrebbero non essere stati così diversi dai processi che si verificarono successivamente.

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Le rocce sulla superficie della Terra moderna sono ampiamente divise in due tipi: felsico e mafico. Le rocce felsiche hanno generalmente una densità relativamente bassa – per una roccia – e di colore chiaro perché sono costituite da minerali biancastri ricchi di silicio e alluminio.

L’Half Dome in California è fatto di granito che è una roccia felsica. Le rocce mafiche, al contrario, hanno una densità relativamente alta e un colore scuro perché contengono minerali ricchi di ferro e magnesio; il Giants Causeway nell’Irlanda del Nord è fatto di basalto, che è una roccia mafica.

La differenza di densità tra rocce felsiche e mafiche significa che le rocce felsiche sono più galleggianti e quindi si trovano a quote più elevate sopra il mantello terrestre (lo strato all’interno della Terra tra la crosta e il nucleo). Per questo motivo, le rocce felsiche compongono i continenti della Terra mentre la crosta di elevazione inferiore sotto gli oceani è mafica.

I meccanismi che separavano le rocce sulla superficie terrestre in questi due gruppi potrebbero anche aver creato l’ambiente necessario per far fiorire la vita 4,3 miliardi di anni fa, molto presto nella storia della Terra.

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Il Giants Causeway nell’Irlanda del Nord è un’insolita formazione rocciosa che comprende rocce mafiche. (Shutterstock)

La separazione in questi due tipi di roccia è il risultato della tettonica delle placche: dove le placche tettoniche si separano e si allontanano, le rocce sottostanti diventano depressurizzate, si sciolgono e colmano il divario, come la cresta del Medio Atlantico. La roccia che colma il divario tra le piastre è mafica.



Quando una piastra scorre sotto un’altra, i fluidi rilasciati dalla piastra inferiore causano la fusione nel mantello. Questi rocce fuse devono passare attraverso la piastra superiore per raggiungere la superficie. Sulla loro strada verso la superficie, subiscono una serie di processi chiamati cristallizzazione frazionata, che possono cambiare le fusioni maficie in fusioni felsiche.

Stabilire il momento

Capire quando questa separazione è avvenuta è una questione di grande dibattito tra geologi e geofisici perché può permetterci di determinare quando la Terra è diventata abitabile. Molti scienziati pensano che gli agenti atmosferici possano aver fornito alla crosta continentale i nutrienti per far attecchire la vita; identificare quando si sono formati i primi continenti ci indicherebbe quando ciò possa essersi verificato.

Gli scienziati discutono anche se i processi tettonici a placche nel passato si svolgessero come oggi e se siano stati necessari per formare la crosta continentale in passato. La prima crosta continentale potrebbe essere stata formata dall’interazione della crosta oceanica e dei pennacchi di calore provenienti dal nucleo terrestre. Un’altra teoria suggerisce che la crosta continentale si sia formata attraverso il bombardamento di meteoriti.

L’esatto meccanismo è importante per comprendere la storia e l’evoluzione della Terra e può aiutare a comprendere i processi che potrebbero verificarsi su altri pianeti.

Revisione dei record

Un recente studio ha esaminato il più antico materiale geologico sulla Terra. I risultati suggeriscono che la Terra si stava differenziando in questi due tipi di roccia già 4,3 miliardi di anni fa, in effetti dall’inizio della documentazione geologica della Terra. I dati hanno anche fornito spunti intriganti sui processi tettonici che potrebbero essersi verificati in quel momento.

L’origine della crosta continentale è in parte dibattuta perché più indietro nel tempo si va, meno rocce ci sono da studiare. I campioni prelevati dal complesso Acne Gneiss nel Canada settentrionale sono risultati risalire a circa quattro miliardi di anni fa – le rocce più antiche conosciute sulla Terra. Queste rocce dell’acne gneiss sono felsiche e composte da tonalite-trondhjemite-granodiorite.

Ci sono pochissimi campioni più antichi, il più famoso dei quali è lo zircone di Jack Hills. Questo ha fino a 4,3 miliardi di anni, 300 milioni di anni in più della beffa di Acasta. Sono minuscoli granelli di zircone minerale che sono stati erosi dalla roccia genitrice (la roccia in cui inizialmente si cristallizzarono).

Questi zirconi si trovano in sedimenti molto più giovani in Australia, il che significa che è difficile determinare da quale tipo di rocce originariamente provenivano questi minerali, lasciando aperta la questione se ci fosse una crosta continentale durante il primo periodo della storia della Terra.

Collegamenti continentali

Nello studio, sono stati confrontati tutti gli aspetti della chimica dei cristalli di zircone dalle rocce di Acasta agli zirconi di Jack Hills per vedere se si sarebbero potuti formare in un ambiente simile.

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Un’immagine satellitare a colori reali migliorata dal contrasto (Landsat 5) di Jack Hills nell’Australia occidentale. (Gretarsson) , CC BY

Si è scoperto che i due gruppi di granuli di zircone sono chimicamente identici, suggerendo che si sono formati dagli stessi tipi di rocce e probabilmente negli stessi tipi di impostazioni tettoniche. Ciò significa che la Terra potrebbe aver iniziato a creare una crosta di tipo continentale molto presto dopo la sua formazione.

La composizione chimica di entrambe le suite di cristalli di zircone suggerisce anche che sono cresciuti in magmi che hanno avuto origine a grande profondità nella Terra. Le profonde origini dei magmi sono un tipico segno di subduzione sulla Terra moderna.

Sono stati confrontati la quantità di uranio nei cristalli con la quantità di itterbio, un elemento raro. Quando un magma si forma a grande profondità, è spesso presente il granato minerale, che raccoglie l’itterbio. Ciò significa che meno cristalli di itterbio vengono assorbiti dai cristalli di zircone, il che suggerisce che una relativa mancanza di itterbio indica che questi magmi si sono formati in ambienti profondi.

Gli zirconi di Jack Hills sono noti per aver cristallizzato a temperature relativamente basse. Si è scoperto che le temperature degli zirconi Acasta corrispondono esattamente agli zirconi di Jack Hills, indicando ulteriormente la loro somiglianza.

In definitiva, i risultati dello studio indicano che i processi tettonici verificatisi all’inizio della documentazione geologica potrebbero non essere stati così diversi dai processi che si verificarono successivamente. La prova che le cose non erano troppo diverse dalla Terra moderna porta intuizioni intriganti sul potenziale per l’origine della vita e l’abitabilità della Terra primitiva, confermando forse che la vita potrebbe essere apparsa molto presto nella storia della Terra.

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