Una sezione trasversale artistica attraverso la formazione di crosta circa 3-4 miliardi di anni fa. La presenza o l'assenza di tettonica a zolle durante questo periodo è un argomento di vigoroso dibattito scientifico. Uno studio condotto dai geologi di Harvard ha trovato prove che la crosta si è spostata rapidamente sulla superficie terrestre nel profondo passato, un segno distintivo della moderna tettonica a zolle. Ciò suggerisce che il movimento delle placche potrebbe essere stato un processo significativo all'inizio della storia della Terra. Credito:Alec Brenner, Università di Harvard
Una domanda duratura in geologia è quando le placche tettoniche della Terra hanno iniziato a spingere e tirare in un processo che ha aiutato il pianeta a evolversi e ha modellato i suoi continenti in quelli che esistono oggi. Alcuni ricercatori teorizzano che sia successo circa quattro miliardi di anni fa, mentre altri pensano che fosse più vicino a un miliardo.
Un gruppo di ricerca guidato da ricercatori di Harvard ha cercato indizi in antiche rocce (più vecchie di 3 miliardi di anni) provenienti da Australia e Sud Africa, e ha scoperto che queste placche si muovevano almeno 3,2 miliardi di anni fa sulla Terra primordiale. In una porzione del Pilbra Craton nell'Australia occidentale, uno dei pezzi più antichi della crosta terrestre, gli scienziati hanno scoperto una deriva latitudinale di circa 2,5 centimetri all'anno, e datato il movimento a 3,2 miliardi di anni fa.
I ricercatori ritengono che questo cambiamento sia la prima prova che il movimento delle placche di tipo moderno sia avvenuto tra i due e i quattro miliardi di anni fa. Aggiunge alla crescente ricerca che il movimento tettonico si è verificato sulla Terra primordiale. I risultati sono pubblicati in Progressi scientifici .
"Fondamentalmente, questo è un pezzo di prova geologica per estendere il record della tettonica a zolle sulla Terra più indietro nella storia della Terra, " disse Alec Brenner, uno degli autori principali dell'articolo e membro del Paleomagnetics Lab di Harvard. "Sulla base delle prove che abbiamo trovato, sembra che la tettonica a zolle sia un processo molto più probabile che si sia verificato sulla Terra primordiale e che sostiene una Terra che sembra molto più simile a quella di oggi di quanto molte persone pensino".
La tettonica a zolle è la chiave per l'evoluzione della vita e lo sviluppo del pianeta. Oggi, il guscio esterno della Terra è costituito da circa 15 blocchi rigidi di crosta. Su di essi siedono i continenti e gli oceani del pianeta. Il movimento di queste placche ha modellato la posizione dei continenti. Ha aiutato a formarne di nuovi e ha creato morfologie uniche come le catene montuose. Ha anche esposto nuove rocce all'atmosfera, che ha portato a reazioni chimiche che hanno stabilizzato la temperatura della superficie terrestre per miliardi di anni. Un clima stabile è fondamentale per l'evoluzione della vita.
Quando si sono verificati i primi spostamenti è stata a lungo una questione di notevole dibattito in geologia. Qualsiasi informazione che faccia luce su di esso è preziosa. Lo studio, pubblicato in occasione della Giornata della Terra, aiuta a colmare alcune lacune. Suggerisce anche vagamente le prime forme di vita sviluppate in un ambiente più moderato.
Una mappa geologica del Pilbara Craton nell'Australia occidentale. Le rocce qui esposte vanno da 2,5 a 3,5 miliardi di anni fa, offrendo una finestra straordinariamente ben conservata nel profondo passato della Terra. Gli autori dello studio hanno trascorso due stagioni di campo nel Pilbara campionando lave (mostrate in tonalità verdi) datate a 3,2 miliardi di anni fa. Per scala, l'immagine ha un diametro di circa 500 chilometri, coprendo approssimativamente la stessa area dello stato della Pennsylvania. Credito:Alec Brenner, Università di Harvard. Dati cartografici del Geological Survey of Western Australia.
"Stiamo cercando di capire i principi geofisici che guidano la Terra, " ha detto Roger Fu, uno degli autori principali del documento e un assistente professore di scienze della terra e planetarie presso la Facoltà di Lettere e Scienze. "La tettonica a zolle fa circolare gli elementi necessari per la vita dentro e fuori la Terra".
La tettonica a placche aiuta gli scienziati planetari a comprendere mondi al di là di questo, pure.
"Attualmente, La Terra è l'unico corpo planetario conosciuto che ha una tettonica a placche solidamente stabilita di qualsiasi tipo, " disse Brennero, uno studente del terzo anno della Graduate School of Arts and Sciences. "Ci conviene davvero, mentre cerchiamo pianeti in altri sistemi solari, capire l'intera serie di processi che hanno portato alla tettonica a placche sulla Terra e quali forze trainanti sono emerse per avviarla. Si spera che questo ci dia un'idea di quanto sia facile per tettonica a zolle che accada su altri mondi, soprattutto in considerazione di tutti i collegamenti tra la tettonica a zolle, l'evoluzione della vita e la stabilizzazione del clima".
Per lo studio, i membri del progetto si sono recati a Pilbara Craton nell'Australia occidentale. Un cratone è un primordiale, di spessore, e pezzo di crosta molto stabile. Di solito si trovano nel mezzo delle placche tettoniche e sono gli antichi cuori dei continenti della Terra.
Questo li rende il luogo naturale dove andare a studiare la Terra primordiale. Il Pilbara Craton si estende per circa 300 miglia, coprendo approssimativamente la stessa area dello stato della Pennsylvania. Le rocce si sono formate già 3,5 miliardi di anni fa.
Nel 2017, Fu e Brenner hanno prelevato campioni da una porzione chiamata Honeyeater Basalt. Hanno perforato le rocce e raccolto campioni di carota larghi circa un pollice.
Prof. Ruggero Fu, un autore dello studio, posa su un affioramento del Honeyeater Basalt nel Pilbara Craton dell'Australia occidentale. Le antiche lave qui esposte hanno mostrato agli autori dello studio che il Pilbara Craton si è spostato sulla superficie terrestre circa 3,2 miliardi di anni fa. Credito:Alec Brenner, Università di Harvard.
Hanno riportato i campioni al laboratorio di Fu a Cambridge, dove hanno collocato i campioni in magnetometri e apparecchiature di smagnetizzazione. Questi strumenti raccontavano loro la storia magnetica del rock. Il più vecchio, si spera che la parte più stabile di quella storia sia quando si è formata la roccia. In questo caso, era 3,2 miliardi di anni fa.
Il team ha quindi utilizzato i propri dati e i dati di altri ricercatori, che hanno smagnetizzato le rocce nelle zone vicine, fino ad oggi quando le rocce si sono spostate da un punto all'altro. Hanno trovato una deriva di 2,5 centimetri all'anno.
Il lavoro di Fu e Brenner differisce dalla maggior parte degli studi perché gli scienziati si sono concentrati sulla misurazione della posizione delle rocce nel tempo, mentre altri lavori tendono a concentrarsi sulle strutture chimiche nelle rocce che suggeriscono il movimento tettonico.
I ricercatori hanno utilizzato il nuovo microscopio Quantum Diamond per confermare le loro scoperte di 3,2 miliardi di anni fa. Il microscopio visualizza i campi magnetici e le particelle di un campione. È stato sviluppato in collaborazione tra ricercatori di Harvard e del MIT.
Nella carta, i ricercatori sottolineano che non sono stati in grado di escludere un fenomeno chiamato "vero vagabondaggio polare". Può anche causare lo spostamento della superficie terrestre. I loro risultati si orientano maggiormente verso il movimento tettonico delle placche a causa dell'intervallo di tempo di questo movimento geologico.
Fu e Brenner intendono continuare ad analizzare i dati del Pilbara Craton e altri campioni da tutto il mondo in esperimenti futuri. L'amore per la vita all'aria aperta spinge entrambi, e così anche il bisogno accademico di comprendere la storia planetaria della Terra.
"Questo fa parte del nostro patrimonio, " ha detto il Brennero.
