C'è un mistero nell'antico passato della Terra, e gli indizi si trovano nelle rocce desertiche dell'Australia e in altri luoghi antichi.

Il secolo scorso ha visto rapidi progressi nella nostra comprensione di come si è formata la Terra, e come il movimento dei continenti attraverso la tettonica a zolle continua a modellare le nostre terre, oceani e catene montuose.

Ma i geologi devono ancora essere d'accordo su una domanda importante:com'era la Terra prima che si formassero le placche?

Nuova ricerca, pubblicato sulla rivista Geologia , supporta la teoria che la Terra primitiva fosse altamente vulcanicamente attiva, e che le prove della violenta transizione alla tettonica a zolle possono ancora essere viste oggi.

"La geologia è costruita su un'idea, uniformitarismo, che possiamo studiare i processi geologici che si verificano oggi e usarli per capire come funziona la Terra su scale temporali di milioni di anni, "dice il dottor Adam Beall, che ha studiato le prime dinamiche della Terra durante il suo dottorato di ricerca. progetto all'Università di Melbourne.

"Questo metodo si rompe quando cerchiamo di capire la Terra primordiale, perché faceva più caldo e si comportava in modo completamente diverso. I geologi hanno il difficile compito di immaginare come i più antichi continenti della Terra si siano formati da processi che non possiamo più osservare».

"Ci sono due punti di vista, "dice il professor Louis Moresi, dalla School of Earth Sciences dell'Università di Melbourne.

"Uno è che non esisteva una cosa come 'prima della tettonica a placche". C'era una nuvola di polvere, hai formato la Terra, e mentre si cristallizza e diventa solido, si ottiene immediatamente una qualche forma di tettonica a zolle.

"E poi l'altro paradigma è che i primi miliardi di anni circa della Terra non erano niente come la moderna tettonica a zolle".

La Terra viene costantemente riscaldata dall'interno dalla radioattività, e questo calore deve andare da qualche parte. tettonica a zolle, a volte chiamato deriva dei continenti, è il modo in cui il pianeta rilascia questo calore.

"Con la tettonica a zolle, l'intero bacino oceanico si ribalta, che mette la roba fredda esterna all'interno e quella calda interna in superficie, è così che tiri fuori l'energia, "dice il professor Moresi.

Gli scienziati concordano sul fatto che la Terra primitiva fosse più calda e radioattiva di quanto non sia oggi. Quindi se non ci fosse la tettonica a zolle, dov'è finito tutto quel calore?

I geologi hanno cercato altrove nel Sistema Solare una spiegazione alternativa.

io, una delle 69 lune di Giove, è il luogo vulcanicamente più attivo del Sistema Solare, e il professor Moresi dice che questo potrebbe essere un modello per l'antica Terra.

"Sulla luna Io, il calore interno si rivolge all'esterno vulcanicamente, quindi in pratica si hanno queste infinite eruzioni vulcaniche".

Questa teoria, che sta guadagnando popolarità, è chiamata la "Terra del tubo di calore".

Il professor Moresi e i suoi colleghi hanno costruito un modello informatico open source della litosfera, che ricopre la crosta terrestre e il mantello superiore, ad una profondità di circa 200 chilometri, e questo era lo strumento perfetto per modellare la morte della Heat-Pipe Earth.

Dottor Beall, durante il suo dottorato di ricerca lavoro supervisionato dal Professor Moresi e collaborando con la Professoressa Associata Katie Cooper della Washington State University, usato questo programma, chiamato Inferi, per modellare la prima transizione della Terra alla tettonica a zolle, concentrandosi sul sottile strato di roccia solida - chiamato "coperchio del tubo di calore" - che avrebbe coperto la maggior parte della Terra del tubo di calore.

E così facendo potrebbero aver risolto un secondo mistero geologico:perché ci sono parti della Terra che non sono interessate dalla tettonica a zolle?

Mentre la maggior parte della crosta terrestre è stata costantemente schiacciata, fuso, sollevata ed erosa dalle azioni della tettonica a zolle, alcune regioni, chiamati cratoni, non sono cambiati in miliardi di anni. Esempi di questi grandi, morfologie per lo più pianeggianti si trovano nell'Australia occidentale, il bacino amazzonico, Sud Africa e parti del Canada.

"La tettonica a zolle crea una struttura massiccia come l'Himalaya, ma alla fine svanirà, "dice il professor Moresi.

"Eppure questi cratoni siedono lì, e non si deformano molto, e possiamo ancora vedere l'originale, in alcuni punti una struttura vecchia di quasi quattro miliardi di anni".

Parti dell'Australia sono costruite da questi antichi cratoni, e sono la fonte di gran parte della nostra ricchezza minerale, compresi i vasti giacimenti di minerale di ferro nell'Australia occidentale.

Il professor Moresi afferma che la teoria del tubo di calore spiega come si siano formate originariamente queste rocce, ma non perché sono così forti.

Sono stati mappati spessi strati di roccia vulcanica, sostenendo l'idea che la crosta cratonica si sia inizialmente formata attraverso molte eruzioni vulcaniche. Ma il professor Moresi dice che questo processo dovrebbe formare sottili strati di roccia, mentre i cratoni sono molto spessi, più di 200 chilometri.

"Quindi devono essersi formati in un tempo in cui potevano diventare molto spessi, e molto molto forte, " lui dice.

"Lo spessore estremo di questi antichi cratoni è stato proposto per la prima volta più di 50 anni fa, ma nessuno è stato in grado di risolvere il mistero del perché sono così spessi, " dice il dottor Beall.

"Alcuni anni fa, nostro collega in questo progetto, Professore Associato Katie Cooper, ha avanzato l'ipotesi che i cratoni si fossero ispessiti mentre la roccia del mantello freddo sprofondava al di sotto.

"È necessaria una quantità insolitamente grande di roccia del mantello che affonda e mi chiedevo se questo potesse essere innescato dall'inizio della tettonica a zolle, che sarebbe stato catastrofico e probabilmente si è verificato in un momento simile alla formazione del cratone."

I ricercatori hanno testato questa idea con il modello al computer. Nelle simulazioni, i cratoni si formano durante la violenta transizione dalla tettonica a tubi di calore alla tettonica a zolle.

"La nostra soluzione è piuttosto semplice, "dice il professor Moresi.

"Durante il passaggio alla tettonica a zolle, la Terra attraversa questo capovolgimento completo. Ha immagazzinato molta energia per circa un miliardo di anni, e poi è tutto rilasciato in un breve periodo. E puoi vedere nel video che la roccia piatta e sottile viene accartocciata in queste zone da questo molto forte, ribaltamento impulsivo.

"E questo non si ripete, perché una volta che la tettonica a placche inizia è un paradigma diverso e non si accumula di nuovo quello stress.

"Quindi in un'azione crei queste rocce incredibilmente forti che durano per miliardi di anni".