Le rocce sulla superficie della Terra moderna sono sostanzialmente divise in due tipi:felsiche e mafiche. Le rocce felsiche sono generalmente di densità relativamente bassa, per essere una roccia, e di colore chiaro perché sono costituite da minerali biancastri ricchi di silicio e alluminio. Half Dome in California è fatto di granito che è una roccia felsica. rocce mafiche, in contrasto, sono relativamente ad alta densità e di colore scuro perché contengono minerali ricchi di ferro e magnesio; Giants Causeway in Irlanda del Nord è fatto di basalto, che è una roccia mafica.

La differenza di densità tra rocce felsiche e mafiche significa che le rocce felsiche sono più galleggianti, e quindi siedono a quote più elevate sopra il mantello terrestre (lo strato all'interno della Terra tra la crosta e il nucleo). Per questa ragione, le rocce felsiche costituiscono i continenti della Terra, mentre la crosta a bassa quota sotto gli oceani è mafica.

I meccanismi che separavano le rocce sulla superficie terrestre in questi due gruppi potrebbero aver creato anche l'ambiente necessario per far prosperare la vita 4,3 miliardi di anni fa, molto presto nella storia della Terra.

La separazione in questi due tipi di roccia è il risultato della tettonica a zolle:dove le placche tettoniche si separano e si allontanano, le rocce sottostanti diventano depressurizzate, fondersi e colmare il divario tra di loro, come la dorsale medio-atlantica). La roccia che riempie lo spazio tra le lastre è mafica.

Quando un piatto scivola sotto un altro, i fluidi rilasciati dalla piastra inferiore provocano la fusione nel mantello. Questi fusi devono passare attraverso la piastra superiore per raggiungere la superficie. Nel loro cammino verso la superficie, subiscono una serie di processi chiamati cristallizzazione frazionata, che può trasformare i fusi mafici in fusi felsici.

Stabilire le tempistiche

Quando è avvenuta questa separazione è una questione di grande dibattito nelle scienze della Terra perché potrebbe permetterci di determinare quando la Terra è diventata abitabile per la vita. Molti scienziati della Terra credono che l'erosione della crosta continentale possa aver fornito i nutrienti per la prosperità della vita; identificare quando si sono formati i primi continenti indica quando ciò potrebbe essersi verificato.

Gli scienziati della Terra discutono anche se i processi tettonici a zolle in passato fossero gli stessi di quelli che si verificano oggi, e se in passato fossero addirittura necessari per formare la crosta continentale. La prima crosta continentale potrebbe essersi formata attraverso l'interazione della crosta oceanica e dei pennacchi di calore del mantello provenienti dal nucleo terrestre. Un'altra teoria suggerisce che la crosta continentale si sia formata attraverso il bombardamento di meteoriti.

L'esatto meccanismo è importante per comprendere la storia e l'evoluzione della Terra, e può aiutare a comprendere i processi che potrebbero verificarsi su altri pianeti.

Rivedere i record

Il nostro recente studio ha esaminato il materiale geologico più antico della Terra. I risultati suggeriscono che la Terra si stava già separando in questi due tipi di roccia da 4,3 miliardi di anni fa, effettivamente dall'inizio della documentazione geologica della Terra. I nostri dati hanno anche fornito interessanti spunti sui processi tettonici che potrebbero essersi verificati in quel momento.

L'origine della crosta continentale è in parte dibattuta perché più si va indietro nel tempo, meno rocce ci sono da studiare. È stato scoperto che i campioni del Complesso di Acasta Gneiss nel nord del Canada hanno circa quattro miliardi di anni, le rocce più antiche conosciute sulla Terra. Queste rocce di gneiss di Acasta sono felsiche e composte da tonalite-trondhjemite-granodiorite.

Ci sono pochissimi campioni più vecchi dalla Terra, il più famoso dei quali sono gli zirconi di Jack Hills. Questi hanno fino a 4,3 miliardi di anni, 300 milioni di anni più vecchio dello gneiss di Acasta. Sono minuscoli granelli di zircone minerale che sono stati erosi dalla roccia dei loro genitori (la roccia in cui si sono inizialmente cristallizzati).

Questi zirconi si trovano in sedimenti molto più giovani in Australia, il che significa che è difficile determinare da che tipo di rocce provenissero originariamente questi minerali, lasciando aperta la questione se ci fosse crosta continentale durante il primo periodo della storia della Terra.

Collegamenti continentali

Nel nostro recente studio, abbiamo confrontato tutti gli aspetti della chimica dei cristalli di zircone delle rocce di Acasta con gli zirconi di Jack Hills per vedere se si sarebbero potuti formare in un ambiente simile.

Abbiamo scoperto che i due set di grani di zircone sono chimicamente identici, suggerendo che si siano formati dagli stessi tipi di rocce e probabilmente negli stessi tipi di ambienti tettonici. Ciò significa che la Terra potrebbe aver iniziato a creare una crosta di tipo continentale molto presto dopo la sua formazione.

La composizione chimica di entrambe le suite di cristalli di zircone suggerisce anche che siano cresciuti in magmi che hanno avuto origine a grandi profondità nella Terra. Le origini profonde dei magmi sono un tipico segno di subduzione sulla Terra moderna.

Abbiamo confrontato la quantità di uranio nei cristalli con la quantità di itterbio, un elemento raro. Quando un magma si forma a grande profondità, il granato minerale è spesso presente, che raccoglie l'itterbio. Ciò significa che meno itterbio viene assorbito dai cristalli di zircone, suggerendo che una relativa mancanza di itterbio indica che questi magmi si sono formati in ambienti profondi.

È noto che gli zirconi di Jack Hills si sono cristallizzati a temperature relativamente basse. Abbiamo scoperto che le temperature degli zirconi Acasta corrispondevano esattamente a quelle degli zirconi Jack Hills, indicando ulteriormente la loro somiglianza.

Trovare l'inizio

In definitiva, i nostri risultati indicano che i processi tettonici che si sono verificati all'inizio del record geologico potrebbero non essere stati così diversi dai processi che si sono verificati dopo. La prova che le cose non erano troppo diverse dalla Terra moderna porta intriganti intuizioni sul potenziale per l'origine della vita e l'abitabilità della Terra primitiva, forse confermando che la vita era presente molto presto nella storia della Terra.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.