Firme chimiche in scisto, la roccia sedimentaria più comune della Terra, indicano un rapido innalzamento della terra sopra l'oceano 2,4 miliardi di anni fa che potrebbe aver innescato drammatici cambiamenti nel clima e nella vita.

In uno studio pubblicato nel numero del 24 maggio della rivista Natura , i ricercatori riferiscono che lo scisto campionato da tutto il mondo contiene prove di qualità d'archivio di tracce quasi impercettibili di acqua piovana che hanno causato l'erosione della terra da 3,5 miliardi di anni fa.

Notevoli cambiamenti nei rapporti di ossigeno 17 e 18 con il più comune ossigeno 16, ha detto l'autore principale Ilya Bindeman, un geologo dell'Università dell'Oregon, ha permesso ai ricercatori di leggere la storia chimica nelle rocce.

Così facendo, si stabilirono quando la crosta appena affiorata fu esposta agli agenti atmosferici mediante processi chimici e fisici, e, più in generale, quando iniziò il moderno processo idrologico di distillazione dell'umidità durante il trasporto su grandi continenti.

La prova proviene dall'analisi di tre isotopi di ossigeno, in particolare il raro ma stabile ossigeno 17, in 278 campioni di scisto estratti da affioramenti e perforazioni da ogni continente e che coprono 3,7 miliardi di anni di storia della Terra. Le analisi sono state fatte nello Stable Isotope Laboratory di Bindeman.

Sulla base della sua modellazione precedente e di altri studi, Bindeman ha detto, la massa continentale totale del pianeta 2,4 miliardi di anni fa potrebbe aver raggiunto circa i due terzi di quella osservata oggi. Però, l'emergere della nuova terra avvenne bruscamente, parallelamente a cambiamenti su larga scala nella dinamica del mantello.

I cambiamenti isotopici registrati nei campioni di scisto in quel momento coincidono anche con i tempi ipotizzati delle collisioni terrestri che hanno formato il primo supercontinente della Terra, Kenorland, e le catene montuose e gli altipiani.

"La crosta deve essere spessa per uscire dall'acqua, " Ha detto Bindeman. "Lo spessore dipende dalla sua quantità e anche dalla regolazione termica e dalla viscosità del mantello. Quando la Terra era calda e il mantello era morbido, grande, alte montagne non potevano essere sostenute. I nostri dati indicano che questo è cambiato in modo esponenziale 2,4 miliardi di anni fa. Il mantello più fresco è stato in grado di sostenere vaste aree di terra sopra il livello del mare".

Le temperature in superficie quando la nuova terra emerse dal mare sarebbero state probabilmente più calde di oggi di diverse decine di gradi, Egli ha detto.

Lo studio ha rilevato un cambiamento graduale nei tripli isotopi di ossigeno in quel periodo di tempo. Quella, gli scienziati hanno detto, risolve gli argomenti precedenti per un'emergenza graduale o graduale di terra tra 1,1 e 3,5 miliardi di anni fa. A 2,4 miliardi di anni fa, Bindeman ha detto, la terra appena emersa iniziò a consumare anidride carbonica dall'atmosfera a causa dell'erosione chimica.

La tempistica coincide anche con il passaggio dall'Eone Archeano, quando semplici forme di vita procariote, archaea e batteri, prosperato in acqua, all'Eone Proterozoico, quando gli eucarioti, come le alghe, piante e funghi, è emerso.

"In questo studio, abbiamo osservato come l'erosione è andata avanti per oltre 3,5 miliardi di anni, " Disse Bindeman. "La terra che sorge dall'acqua cambia l'albedo del pianeta. Inizialmente, La Terra sarebbe stata blu scuro con alcune nuvole bianche se vista dallo spazio. I primi continenti si sono aggiunti alla riflessione. Oggi abbiamo continenti oscuri a causa di molta vegetazione".

Esposizione del nuovo terreno agli agenti atmosferici, Egli ha detto, potrebbe aver innescato un pozzo di gas serra come l'anidride carbonica, sconvolgendo l'equilibrio radiativo della Terra che ha generato una serie di episodi glaciali tra 2,4 miliardi e 2,2 miliardi di anni fa. Quella, Egli ha detto, potrebbe aver generato il Grande Evento di Ossigenazione in cui i cambiamenti atmosferici hanno portato quantità significative di ossigeno libero nell'aria. Le rocce sono state ossidate e sono diventate rosse. Le rocce archeane sono grigie.

In mancanza di molta terra, Egli ha detto, i fotoni del sole hanno interagito con l'acqua e l'hanno riscaldata. Una superficie luminosa, fornito da terra emergente, rifletterebbe la luce del sole nello spazio, creando una coppia aggiuntiva sull'equilibrio radiativo-serra e un cambiamento climatico.

"Quello che supponiamo è che una volta emersi grandi continenti, la luce verrebbe riflessa nello spazio e darebbe inizio a una glaciazione incontrollata, " Disse Bindeman. "La Terra avrebbe visto la sua prima nevicata".

Gli scisti sono formati dall'erosione della crosta.

"Ti dicono molto sull'esposizione all'aria, alla luce e alle precipitazioni, " Ha detto Bindeman. "Il processo di formazione dello scisto cattura i prodotti organici e alla fine aiuta a generare petrolio. Gli scisti ci forniscono una registrazione continua degli agenti atmosferici".