La subduzione ha costretto la crosta oceanica più giovane a scendere sotto il supercontinente Pangea milioni di anni fa. Credito:Università di Melbourne
Il nostro pianeta si è formato circa 4,54 miliardi di anni fa, ma rimangono pochi indizi di questo mondo antico:solo un piccolo affioramento di rocce nel Canada nordoccidentale risalente a 4,03 miliardi di anni e minuscoli cristalli del minerale zircone dell'Australia occidentale che hanno circa 4,3 miliardi di anni.
La stragrande maggioranza della crosta sottile su cui viviamo è considerevolmente più giovane; questa mancanza di materiale più antico conservato è una conseguenza del nostro pianeta dinamico.
Il costante urto delle placche tettoniche forma e distrugge le rocce, mentre l'azione del ciclo idrologico - pioggia, fiumi, ghiacciai, oceani:tende a erodere e ridistribuire i loro costituenti.
Per molti decenni, però, gli scienziati hanno ipotizzato che ci siano aree profonde all'interno della Terra che contengono materiale intatto da quando il pianeta si è formato.
Questi domini di materiale primordiale sono residui dell'antico evento che ha visto la separazione del nucleo del nostro pianeta dalla componente silicatica che costituisce la maggior parte della crosta e del mantello terrestre.
Ora, una nuova ricerca dell'Università di Melbourne sta facendo luce su questo enigma usando la kimberlite, una roccia ignea.
Questi insoliti magmi sono la fonte primaria di uno dei nostri beni più preziosi:i diamanti. Sono gli unici depositi vulcanici che sappiamo provenire dal profondo mantello terrestre e forniscono uno sguardo affascinante sulla formazione del nostro pianeta.
Nonostante i nostri migliori sforzi, le ipotesi su ciò che si trova nelle profondità dell'interno della Terra sono rimaste in gran parte non verificate.
Possiamo creare immagini dell'interno del nostro pianeta usando tecniche geofisiche che coinvolgono la trasmissione di onde sismiche, ma è un compito molto più difficile determinare la composizione della Terra profonda.
Raramente i campioni ci vengono presentati per l'analisi, e non abbiamo la tecnologia per perforare il mantello terrestre per trovare questo materiale alla sua fonte.
Il buco più profondo mai praticato, il pozzo di Kola Superdeep nel nord-ovest della Russia, raggiunge poco più di 12 chilometri di profondità.
Anche se può sembrare profondo, è appena un terzo della crosta in quella regione. Infatti, avremmo bisogno di scavare più di 500 chilometri nel mantello sottostante per avere qualche possibilità di trovare materiale primordiale.
Molte delle nostre idee sulla composizione dell'interno della Terra provengono in realtà dai meteoriti.
Minuscole inclusioni in diamanti, come questo granato, sono prove che si sono formati in profondità nel mantello. Credito:Anetta Banas/Università dell'Alberta
Riteniamo che derivino da collisioni catastrofiche che hanno rilasciato materiale dalle profondità dei pianeti del primo sistema solare che si sono formati in modo simile alla Terra.
Però, ci sono rari eventi eruttivi che portano in superficie materiale dalle profondità della Terra, come le kimberliti.
Le eruzioni di Kimberlite non sono mai state osservate, perché la maggior parte delle kimberliti si sono formate da milioni a miliardi di anni fa.
Ma sappiamo dalla loro consistenza e natura ricca di volatili che queste eruzioni devono essere state estremamente violente, viaggiando attraverso il mantello terrestre a velocità estrema e campionando l'ambiente circostante mentre procedevano.
Una piccola percentuale di diamanti porta minuscole inclusioni di altri minerali che sono stabili solo a grandi pressioni, fornendo prove evidenti della loro formazione avvenuta a profondità fino a 800 chilometri.
Nel nostro studio con i ricercatori dell'Università di Melbourne, il professor David Phillips e i dottori Andrea Giuliani e Roland Maas, Professor Graham Pearson dell'Università di Alberta, e il dottor Geoff Nowell della Durham University, abbiamo misurato la composizione delle kimberliti eruttate in un periodo di 2,5 miliardi di anni della storia della Terra; raccogliendo dati e campioni da tredici campi di kimberlite a livello globale, che abbraccia tutti i continenti tranne l'Antartide.
Utilizzando traccianti radioisotopi sensibili, possiamo mappare l'evoluzione delle loro fonti di mantello nel tempo.
I nostri risultati mostrano che, prima di circa 200 milioni di anni fa, tutte le kimberliti eruttate sulla Terra probabilmente provenivano da un unico serbatoio primordiale, formato subito dopo la formazione del nucleo terrestre.
Quindi, circa 200 milioni di anni fa, questo serbatoio sembra essere stato interrotto.
Ciò era probabilmente dovuto a una vasta zona di subduzione stabilita lungo i margini del supercontinente Pangea, l'unico continente che precedette i sette continenti che abbiamo ora.
Qui, la collisione tra le placche tettoniche ha costretto la crosta oceanica più giovane a scendere sotto il supercontinente e di nuovo nel mantello più profondo della Terra. Questo materiale potrebbe aver provocato la contaminazione del serbatoio primordiale.
Queste osservazioni forniscono la nostra migliore prova dell'esistenza di un primo serbatoio primordiale all'interno del mantello terrestre, oggetto di intense speculazioni negli ultimi quattro decenni.
E questo grande evento circa 200 milioni di anni fa potrebbe aver rappresentato un punto di svolta significativo nell'evoluzione geochimica della Terra.