Gli scienziati hanno fatto un viaggio indietro nel tempo per svelare i misteri della storia antica della Terra, utilizzando minuscoli cristalli minerali chiamati zirconi per studiare la tettonica a placche miliardi di anni fa. La ricerca fa luce sulle condizioni che esistevano nella Terra primordiale, rivelando una complessa interazione tra la crosta terrestre, il nucleo e l’emergere della vita.
La tettonica a placche consente al calore dall’interno della Terra di fuoriuscire in superficie, formando continenti e altre caratteristiche geologiche necessarie per l’emergere della vita. Di conseguenza, “si è ipotizzato che la tettonica a placche sia necessaria per la vita”, afferma John Tarduno, che insegna presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Ambientali dell’Università di Rochester. Ma una nuova ricerca mette in dubbio questo presupposto.
Tarduno, William R. Kenan, Jr. Professor of Geophysics, è l’autore principale di un articolo pubblicato in Natura esaminando la tettonica a placche di un tempo di 3,9 miliardi di anni fa, quando gli scienziati ritengono che le prime tracce di vita siano apparse sulla Terra. I ricercatori hanno scoperto che la tettonica a placche mobili non si stava verificando durante questo periodo. Invece, hanno scoperto, la Terra stava rilasciando calore attraverso quello che è noto come un regime di coperchio stagnante. I risultati indicano che sebbene la tettonica a placche sia un fattore chiave per sostenere la vita sulla Terra, non è un requisito affinché la vita abbia origine su un pianeta di tipo terrestre.
“Abbiamo scoperto che non esisteva la tettonica a placche quando si pensa che la vita abbia avuto origine, e che non esisteva la tettonica a placche per centinaia di milioni di anni dopo”, afferma Tarduno. “I nostri dati suggeriscono che quando cerchiamo esopianeti che ospitano la vita, i pianeti non devono necessariamente avere una tettonica a placche”.
Una deviazione inaspettata da uno studio sugli zirconi
Inizialmente i ricercatori non si erano proposti di studiare la tettonica a placche.
“Stavamo studiando la magnetizzazione degli zirconi perché stavamo studiando il campo magnetico terrestre”, dice Tarduno.
Gli zirconi sono minuscoli cristalli contenenti particelle magnetiche che possono bloccare la magnetizzazione della Terra nel momento in cui si sono formati gli zirconi. Datando gli zirconi, i ricercatori possono costruire una linea temporale che traccia lo sviluppo del campo magnetico terrestre.
La forza e la direzione del campo magnetico terrestre cambiano a seconda della latitudine. Ad esempio, l’attuale campo magnetico è più forte ai poli e più debole all’equatore. Armati di informazioni sulle proprietà magnetiche degli zirconi, gli scienziati possono dedurre le latitudini relative alle quali si sono formati gli zirconi. Cioè, se l’efficienza della geodinamo – il processo che genera il campo magnetico – è costante e l’intensità del campo cambia in un periodo, anche la latitudine alla quale si sono formati gli zirconi deve cambiare.
Ma Tarduno e il suo team hanno scoperto il contrario: gli zirconi che hanno studiato in Sud Africa hanno indicato che durante il periodo da circa 3,9 a 3,4 miliardi di anni fa, la forza del campo magnetico non è cambiata, il che significa che nemmeno le latitudini sono cambiate.
Poiché la tettonica a placche include cambiamenti nelle latitudini di varie masse terrestri, dice Tarduno, “i movimenti tettonici a placche probabilmente non si stavano verificando durante questo periodo e doveva esserci stato un altro modo in cui la Terra stava rimuovendo il calore”.
Rafforzando ulteriormente le loro scoperte, i ricercatori hanno trovato gli stessi modelli negli zirconi che hanno studiato dall’Australia occidentale.
“Non stiamo dicendo che gli zirconi si siano formati nello stesso continente, ma sembra che si siano formati alla stessa latitudine immutabile, il che rafforza la nostra tesi secondo cui non si è verificato un movimento tettonico a placche in questo momento”, afferma Tarduno.
Tettonica del coperchio stagnante: un’alternativa alla tettonica delle placche
La Terra è un motore termico e la tettonica a placche è in definitiva il rilascio di calore dalla Terra. Ma la tettonica stagnante del coperchio – che si traduce in crepe nella superficie terrestre – è un altro mezzo che consente al calore di fuoriuscire dall’interno del pianeta per formare continenti e altre caratteristiche geologiche.
La tettonica a placche comporta il movimento orizzontale e l’interazione di grandi placche sulla superficie terrestre. Tarduno e i suoi colleghi riferiscono che, in media, le lastre degli ultimi 600 milioni di anni si sono spostate di almeno 8.500 chilometri (5280 miglia) di latitudine. Al contrario, la tettonica del coperchio stagnante descrive come lo strato più esterno della Terra si comporta come un coperchio stagnante, senza movimento orizzontale attivo delle placche. Invece, lo strato esterno rimane al suo posto mentre l’interno del pianeta si raffredda. Grandi pennacchi di materiale fuso originatisi nelle profondità interne della Terra possono causare la rottura dello strato esterno. La tettonica stagnante del coperchio non è efficace quanto la tettonica delle placche nel rilasciare calore dal mantello terrestre, ma può comunque portare alla formazione di continenti.
“La Terra primordiale non era un pianeta in cui tutto era morto in superficie”, dice Tarduno. “Le cose stavano ancora accadendo sulla superficie terrestre; la nostra ricerca indica che semplicemente non stavano accadendo attraverso la tettonica a placche. Avevamo almeno abbastanza cicli geochimici forniti dai processi stagnanti del coperchio per produrre condizioni adatte all’origine della vita”.
Mantenere un pianeta abitabile
Mentre la Terra è l’unico pianeta conosciuto a sperimentare la tettonica a placche, altri pianeti, come Venere, sperimentano una tettonica stagnante, dice Tarduno.
“Le persone tendevano a pensare che la tettonica stagnante del coperchio non avrebbe costruito un pianeta abitabile a causa di ciò che sta accadendo su Venere”, dice. “Venere non è un posto molto piacevole in cui vivere: ha un’atmosfera schiacciante di anidride carbonica e nuvole di acido solforico. Questo perché il calore non viene rimosso efficacemente dalla superficie del pianeta.”
Senza la tettonica a placche, la Terra potrebbe aver incontrato un destino simile. Mentre i ricercatori suggeriscono che la tettonica a placche potrebbe essere iniziata sulla Terra poco dopo 3,4 miliardi di anni, la comunità geologica è divisa su una data specifica.
“Pensiamo che la tettonica a placche, a lungo termine, sia importante per rimuovere il calore, generare il campo magnetico e mantenere le cose abitabili sul nostro pianeta”, afferma Tarduno. “Ma, all’inizio, e un miliardo di anni dopo, i nostri dati indicano che non avevamo bisogno della tettonica a placche”.
Il team comprendeva ricercatori di quattro istituzioni statunitensi e istituzioni in Canada, Giappone, Sudafrica e Regno Unito. La ricerca è stata finanziata dalla US National Science Foundation.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
