Fotografia dell'antica crosta come queste trovate lungo le coste orientali della Baia di Hudson. Credito:Rick Carlson.
Campioni di roccia dal Canada nord-orientale conservano segnali chimici che aiutano a spiegare com'era la crosta terrestre più di 4 miliardi di anni fa, rivela il nuovo lavoro di Richard Carlson e Jonathan O'Neil della Carnegie dell'Università di Ottawa. Il loro lavoro è pubblicato da Scienza .
C'è molto sull'antica crosta terrestre che gli scienziati non capiscono. Questo perché la maggior parte della crosta originale del pianeta semplicemente non è più in giro per essere studiata direttamente:è sprofondata all'interno del pianeta a causa dell'azione della tettonica a zolle o è stata trasformata dall'attività geologica sulla superficie terrestre per crearne di nuove, rocce più giovani.
"Trovare i resti di questa antica crosta si è rivelato difficile, ma un nuovo approccio offre la possibilità di rilevare la presenza di una crosta veramente antica che è stata rielaborata in "semplicemente" rocce davvero antiche, " ha detto Carlson.
L'approccio impiegato in questo studio ha esaminato le variazioni nell'abbondanza di un isotopo dell'elemento neodimio, che è creato dal decadimento radioattivo di un elemento diverso, samario.
Gli isotopi sono versioni di un elemento che hanno lo stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni, facendo in modo che ciascun isotopo abbia una massa diversa. L'isotopo del samario con una massa di 146 è instabile e decade nell'isotopo del neodimio con una massa di 142. (Se sei interessato a sapere come, lo fa emettendo quella che viene chiamata una particella alfa, composta da due neutroni e due protoni, dal suo nucleo.)
Primo piano della crosta continentale di 2,7 miliardi di anni da Nunavik, Quebec settentrionale che mostra una complessa storia di rifusione di rocce di tipo oceanico che erano più vecchie di 4,2 miliardi di anni. Credito:Martin Simard
Samario-146 è un isotopo radioattivo che ha un'emivita di soli 103 milioni di anni. Potrebbe sembrare molto tempo, ma in termini geologici è davvero piuttosto breve. Mentre il samario-146 era presente quando si formò la Terra, si estinse molto presto nella storia della Terra. Sappiamo della sua esistenza dallo studio di rocce molto antiche, in particolare meteoriti e campioni di Marte e della Luna.
Le variazioni nell'abbondanza relativa di neodimio-142 rispetto ad altri isotopi di neodimio che non hanno avuto origine dal samario in decomposizione riflettono processi chimici che hanno cambiato il rapporto tra samario e neodimio nella roccia mentre il samario-146 era ancora presente, praticamente prima di circa 4 miliardi anni fa.
Carlson e O'Neil hanno studiato rocce granitiche di 2,7 miliardi di anni che costituiscono una buona parte della costa orientale della Baia di Hudson. L'abbondanza di neodimio-142 in questi graniti indica che sono stati derivati dalla rifusione di rocce molto più antiche - rocce che avevano più di 4,2 miliardi di anni - e che queste antiche rocce erano compositivamente simili al tipo abbondante di roccia ricca di magnesio noto come basalto, che costituisce tutta l'attuale crosta oceanica e grandi vulcani come le Hawaii e l'Islanda.
In tempi più recenti nella storia della Terra, la crosta oceanica basaltica sopravvive sulla superficie terrestre per meno di 200 milioni di anni prima di sprofondare all'interno della Terra a causa dell'azione della tettonica a zolle. I risultati presentati in questo documento, però, suggeriscono che la crosta basaltica, che potrebbe essersi formato non molto tempo dopo la formazione della Terra, è sopravvissuto sulla superficie terrestre per almeno 1,5 miliardi di anni prima di essere rifuso in rocce che formano una buona parte del cratone superiore più settentrionale, una formazione geologica che si estende all'incirca dalla Baia di Hudson in Quebec al Lago Huron in Ontario.
"Se questo risultato implichi che la tettonica a zolle non era al lavoro durante la prima parte della storia della Terra, ora può essere indagato usando il nostro strumento di studio della variazione del neodimio-142 per tracciare il ruolo della crosta veramente antica nella costruzione di più giovani, ma ancora vecchio, sezioni della crosta continentale terrestre, "Carlson ha spiegato.
Le loro scoperte hanno quindi importanti implicazioni sulla primitiva crosta terrestre e sui processi che hanno avviato la formazione della crosta continentale terrestre.
