Si stima che la Terra abbia circa 4,5 miliardi di anni, con la vita che è apparsa per la prima volta circa 3 miliardi di anni fa.

Per svelare questa incredibile storia, gli scienziati utilizzano una serie di tecniche diverse per determinare quando e dove si sono spostati i continenti, come si è evoluta la vita, come il clima è cambiato nel tempo, quando i nostri oceani si alzavano e si abbassavano, e come è stata modellata la terra. Placche tettoniche – le enormi, lastre di roccia in continuo movimento che costituiscono lo strato più esterno della Terra, la crosta – sono al centro di tutti questi studi.

Insieme ai nostri colleghi, abbiamo pubblicato la prima mappa tettonica a placche di tutta la Terra di mezzo miliardo di anni di storia della Terra, da 1, 000 milioni di anni fa a 520 milioni di anni fa.

L'intervallo di tempo è fondamentale. È un periodo in cui la Terra ha attraversato le oscillazioni climatiche più estreme conosciute, dagli estremi ghiacciati di "Snowball Earth" alle condizioni di serra super-calde, quando l'atmosfera riceveva una grande iniezione di ossigeno e quando la vita multicellulare appariva ed esplodeva nella diversità.

Ora, con questa prima mappa globale della tettonica a zolle in questo periodo, noi (e altri) possiamo iniziare a valutare il ruolo dei processi tettonici a zolle su altri sistemi terrestri e persino affrontare il modo in cui il movimento delle strutture in profondità nella nostra Terra può essere variato in un ciclo di un miliardo di anni.

La Terra si muove sotto i nostri piedi

I moderni confini delle placche tettoniche della Terra sono mappati con dettagli atroci.

Nella Terra moderna, i satelliti di posizionamento globale vengono utilizzati per mappare come la Terra cambia e si muove. Sappiamo che pennacchi di roccia calda salgono da oltre 2, A 500 km di profondità nel mantello del pianeta (lo strato sotto la crosta terrestre) ha colpito il carapace solido del pianeta (la crosta e la parte superiore del mantello). Questo costringe le placche tettoniche di superficie rigida a muoversi al ritmo della crescita di un'unghia.

Dall'altra parte dei pennacchi di roccia calda che salgono ci sono aree note come zone di subduzione, dove vaste regioni del fondo oceanico si tuffano nelle profondità della Terra. Alla fine queste placche oceaniche discendenti hanno colpito il confine tra gli strati del nucleo e del mantello della Terra, circa 2, 900 km in discesa. vengono insieme, formando accumuli termici o chimici che alla fine originano queste zone di risalita.

È roba affascinante, ma questi processi creano problemi anche agli scienziati che cercano di guardare indietro nel tempo. Il pianeta può essere mappato direttamente solo negli ultimi 200 milioni di anni. Prima di ciò, indietro nei precedenti quattro miliardi di anni, manca la maggior parte della superficie del pianeta, poiché tutta la crosta che giaceva sotto gli oceani è stata distrutta per subduzione. La crosta oceanica non dura:viene costantemente tirata indietro nelle profondità della Terra, dove è inaccessibile alla scienza.

Mappare la Terra nel tempo profondo

Quindi cosa abbiamo fatto per mappare la Terra nel tempo profondo? Per arrivare a dove erano i margini della piastra e come sono cambiati, abbiamo cercato proxy – o rappresentazioni alternative – dei margini delle placche nella documentazione geologica.

Abbiamo trovato rocce che si sono formate sopra le zone di subduzione, nelle collisioni continentali, o nelle fessure dove le placche si sono lacerate. I nostri dati provengono da rocce trovate in luoghi tra cui il Madagascar, Etiopia e Brasile estremo occidentale. La nuova mappa e il lavoro associato sono il risultato di un paio di decenni di lavoro di molti eccellenti studenti di dottorato e colleghi provenienti da tutto il mondo.

Ora abbiamo maggiori dettagli, e una vista molto più indietro nel tempo geologico, rispetto a quelli precedentemente disponibili per coloro che studiano la Terra.

Utilizzando altri metodi, si possono calcolare le latitudini dei continenti del passato, poiché alcune rocce contenenti ferro congelano il campo magnetico in esse mentre si formano. Questo è come una bussola fossile, con l'ago che punta nel terreno con un angolo correlato alla latitudine in cui si è formato:vicino all'equatore il campo magnetico è approssimativamente parallelo alla superficie terrestre, ai poli precipita direttamente verso il basso. Puoi vederlo oggi se acquisti una bussola in Australia e la porti in Canada:la bussola non funzionerà molto bene, come l'ago vorrà puntare giù nella Terra. Gli aghi della bussola sono sempre bilanciati per rimanere ampiamente orizzontali nella regione in cui sono progettati per funzionare.

Ma, queste cosiddette misurazioni "paleomagnetiche" sono difficili da fare, e non è facile trovare rocce che conservino questi record. Anche, ci parlano solo dei continenti e non dei margini delle placche o degli oceani.

Perché mappare l'antica tettonica a placche?

La mancanza di antiche mappe tettoniche ha posto un bel problema al modo in cui comprendiamo la nostra Terra.

Le placche tettoniche influenzano molti processi sulla Terra, compreso il clima, la biosfera (la sfera della vita nella parte esterna del pianeta), e l'idrosfera (il ciclo dell'acqua e come circola intorno al pianeta e come varia la sua chimica).

Semplicemente ridistribuendo le placche tettoniche, e spostando così le posizioni (latitudine e longitudine) dei continenti e degli oceani, vengono posti dei controlli su dove diverse piante e animali possono vivere e migrare.

Le posizioni dei confini delle placche governano anche il modo in cui le correnti oceaniche ridistribuiscono il calore e la chimica dell'acqua. Diverse masse d'acqua nell'oceano contengono elementi leggermente diversi e le loro varie forme, noti come isotopi. Per esempio, l'acqua negli oceani profondi spesso non era in superficie per molte molte migliaia di anni, e ha una composizione diversa dall'acqua attualmente sulla superficie dell'oceano. Questo è importante perché diverse masse d'acqua contengono quantità diverse di nutrienti, ridistribuendoli in diverse parti della Terra, cambiando il potenziale per la vita in luoghi diversi.

Le placche tettoniche influenzano anche quanta parte della radiazione solare viene riflessa nello spazio, modificando la temperatura della Terra.

Anche la velocità di spostamento delle placche tettoniche è variata nel tempo. In diversi periodi della storia della Terra c'erano più vulcani del medio oceano di quanti ce ne siano oggi, creando movimento dell'acqua come spingere le acque oceaniche sui continenti. In questi momenti, alcuni tipi di eruzioni vulcaniche erano più frequenti, pompare più gas nell'atmosfera.

Le catene montuose si formano quando le placche tettoniche si scontrano, che influenzano le correnti oceaniche e atmosferiche oltre a esporre le rocce all'erosione. Questo blocca i gas serra, e rilascia sostanze nutritive nell'oceano.

Comprendi l'antica tettonica delle placche e andiamo in qualche modo a comprendere l'antico sistema terrestre. E la Terra come è oggi, e nel futuro.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.