La Terra primordiale era meno infernale di quanto si pensasse

Illustrazione artistica della Terra primordiale come un luogo più fresco.

(Opere di Don Dixon, cosmographica.com)

Le condizioni sulla Terra per i primi 500 milioni di anni dopo la sua formazione potrebbero essere state sorprendentemente simili ai giorni nostri, con gli oceani, i continenti e le placche crostali attive.

Questa visione alternativa del primo eone geologico della Terra, chiamato Adeano, ha acquisito notevole nuovo supporto dal primo confronto dettagliato dei cristalli di zircone che si sono formati più di 4 miliardi di anni fa con quelli che si formano attualmente in Islanda, che è stata proposta come una possibile analogia geologica con la Terra primordiale.

Lo studio è stato condotto da un team di geologi diretto da Calvin Miller, e pubblicato online questa settimana sulla rivista Earth and Planetary Science Letters in un articolo intitolato, "L'Islanda non è un analogo magmatico per l'Adeano: prove dai zirconi ritrovati".

Dall'inizio del XX secolo fino agli anni 80, i geologi generalmente accettavano che le condizioni durante il periodo Adeano erano completamente ostili alla vita. L'incapacità di trovare formazioni rocciose del periodo li ha portati a concludere che la Terra primordiale fosse di un caldo infernale, completamente fusa o soggetta a un bombardamento di asteroidi talmente intenso che eventuali rocce che si formavano erano rapidamente rifuse. Come risultato, i geologi raffiguravano la superficie della Terra come coperto da un gigante "oceano di magma."

Questa percezione ha cominciato a cambiare circa 30 anni fa, quando i geologi scoprirono cristalli di zircone (un minerale tipicamente associato con il granito) con età superiore a 4 miliardi di anni conservato in arenarie più giovani. Questi antichi zirconi aperto la porta per l'esplorazione del primo strato della crosta terrestre. Oltre alle tecniche di datazione radiometrica che rivelavano le età di questi antichi zirconi, i geologi hanno utilizzato altre tecniche di analisi per estrarre informazioni circa l'ambiente in cui i cristalli si sono formati, tra cui la temperatura e se era presente acqua.

Da allora gli studi sugli zirconi hanno rivelato che durante l'Adeano la Terra non era il posto uniformemente infernale immaginato, ma in alcuni periodi possedeva una crosta consolidata abbastanza fresca in modo che l'acqua di superficie si potesse formare - forse sulla scala degli oceani.

Accettando che la Terra primordiale aveva una crosta solida e acqua liquida (almeno a volte), gli scienziati hanno continuato a discutere la natura di tale crosta e dei processi che erano attivi in ​​quel momento: quanto era simile la Tera durante l'Adeano a quello che vediamo oggi ?

Calvin Miller sul vulcano Kerlingarfjoll nel centro dell'Islanda. Alcuni geologi hanno proposto che la Terra primordiale potesse assomigliare a regioni come questa.

(Tamara Carley / Vanderbilt)

Sono emerse due scuole di pensiero: una sostiene chela Terra durante l'Adeano fosse sorprendentemente simile ai giorni nostri. L'altra sostiene che, anche se era meno ostile di quanto si credesse in passato, la Terra primordiale era comunque un luogo apparentemente estraneo e formidabile, simile agli ambienti geologici più caldi e più estremi di oggi. Un analogo popolare è l'Islanda, dove notevoli quantità di crosta si stanno formando dal magma basaltico che è molto più caldo dei magmi che hanno costruito la maggior parte dell'attuale crosta continentale terrestre.

"Abbiamo ragionato che l'unica prova concreta di come fosse l'Adeano poteva arrivare dagli unici sopravvissuti noti: i cristalli di zircone - eppure nessuno aveva indagato gli zirconi islandesi per confrontare la loro composizioni rivelatrice con quelli vecchi di 4 miliardi di anni, o con gli zirconi di altri ambienti moderni", ha detto Miller.

Tamara Carley setaccia in cerca di zirconi sulla riva del fiume Markarfljot
nel centro-sud dell'Islanda.(Abraham Padilla / Vanderbilt University)

Nel 2009, Tamara Carley ha iniziato la raccolta di campioni da vulcani e sabbie derivanti dall'erosione dei vulcani islandesi. Ha separato migliaia di cristalli di zircone dai campioni, che coprono la diversità regionale dell'isola e rappresentano la sua storia di 18 milioni anni.

Lavorando con scienziati di Università di molte università nel mondo Carley ha analizzato circa 1.000 cristalli di zircone per la loro età e composizione elementari ed isotopica. Ha poi cercato la letteratura per tutte le analisi comparabili di zirconi dell'Adeano e per le analisi rappresentative di zirconi provenienti da altri ambienti moderni.

"Abbiamo scoperto che gli zirconi islandesi si distinguono abbastanza dai cristalli formati in altre località moderne della Terra. Abbiamo anche trovato che si formarono in magmi che sono molto diversi da quelli in cui gli zirconi dell'Adeano sono cresciuti", ha detto Carley.

Immagini di una collezione di zirconi islandesi scattate
con un microscopio elettronico a scansione.
(Tamara Carley / Vanderbilt)

Ancora più importante, la loro analisi ha rilevato che gli zirconi islandesi sono cresciuti da magmi molto più caldi rispetto agli zirconi dell'Adeano. Anche se l'acqua di superficie ha svolto un ruolo importante nella generazione di entrambi i cristalli islandese e dell'Adeano, nel caso islandese l'acqua era molto calda quando ha interagito con le rocce di origine, mentre le interazioni dell'Adeano acqua-roccia erano a temperature notevolmente inferiori.

"La nostra conclusione è controintuitiva", ha detto Miller. "Gli zirconi dell'Adeano sono cresciuti da magmi piuttosto simili a quelli che si formano nelle moderne zone di subduzione, ma a quanto pare anche più 'freschi' e 'umido' di quelle in produzione oggi."

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