Ilaria Rosella Pagliaro I cristalli di Jack Hills, i più antichi del mondo, offrono una nuova visione della Terra di oltre quattro miliardi di anni fa: una crosta esposta agli elementi, che cambia la nostra comprensione dell'origine della vita sul pianeta
Nei cristalli più antichi del mondo, raccolti dalle colline di Jack Hills in Australia occidentale, si trovano i resti di rocce ancora più antiche, alcune delle quali sono state rielaborate attraverso il magma fino a diventare i cristalli che conosciamo oggi. Grazie all’aiuto dell’apprendimento automatico, i geologi hanno rivelato che un terzo di queste rocce primordiali erano sedimentarie.
Lo studio, pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences, indica che oltre quattro miliardi di anni fa, in un’epoca da cui non sopravvivono minerali, la Terra possedeva una vasta crosta esposta agli elementi al di sopra del livello del mare. I primi centinaia di milioni di anni della Terra non erano così diversi da come potremmo immaginare.
Gli atomi della Terra sono in gran parte gli stessi che erano presenti oltre quattro miliardi di anni fa, ma nulla di solido di quel periodo è sopravvissuto; tutto è stato rielaborato, solitamente molte volte. È uno dei motivi per cui siamo andati sulla Luna e studiamo gli asteroidi, per trovare una linea diretta quasi fino alla nascita del Sistema Solare.
La mancanza di rocce che testimonino il primo dieci percento dell’esistenza della Terra frustra i geologi. Tuttavia, negli oggetti più antichi della Terra, a parte gli arrivi dallo spazio, i ricercatori hanno trovato un indizio inaspettato di quell’era perduta, rivelando quanto rapidamente il pianeta si sia evoluto fino a diventare qualcosa di familiare.
Le prime rocce sedimentarie: un nuovo sguardo ai cristalli di zircone
Gli zirconi delle Jack Hills sono le reliquie più antiche della Terra. Si formarono fino a 4,4 miliardi di anni fa e successivamente furono incorporati in rocce sedimentarie che da allora si sono erose, lasciando solo gli zirconi. Questi zirconi si cristallizzarono dal magma, ma non dal magma oceanico originale: questo era composto da rocce più antiche trascinate all’interno della Terra per fondere. La maggior parte delle informazioni su queste rocce precedenti è andata persa nel processo di rielaborazione del magma, ma una domanda che i geologi hanno sperato di risolvere è se qualcuna di queste fosse sedimentaria o se fossero tutte ignee.
Le rocce ignee possono formarsi dal raffreddamento del magma o della lava, di cui sappiamo che esistevano sulla Terra primordiale, ma le rocce sedimentarie richiedono un ciclo dell’acqua, dove le rocce sono esposte all’atmosfera sopra il livello dell’acqua. La pioggia le erode, e il materiale viene trasportato in laghi o oceani per depositarsi e convertirsi in nuove forme di roccia.
Il professor Ross Mitchell dell’Accademia Cinese delle Scienze e i suoi colleghi hanno esaminato nuovamente gli zirconi delle Jack Hills, oltre ad alcuni del recentemente scoperto letto di arenaria verde sudafricano che potrebbe quasi eguagliare la loro età. Addestrando i computer a riconoscere le impronte digitali del materiale sedimentario all’interno dei zirconi, Mitchell e colleghi hanno potuto determinare che un campione di zirconi molto antichi contiene abbondante granito di tipo S. Questo è granito formato da sedimenti che sono stati subdotti nel magma.
La proporzione di granito di tipo S aumenta col tempo, come previsto. Ma se il metodo di Mitchell e colleghi è corretto, gli zirconi formati 4,24 miliardi di anni fa contenevano circa il 35% di granito di tipo S. Curiosamente, gli autori hanno notato che la proporzione di granito di tipo S aumenta e diminuisce in linea con i cicli di formazione e disgregazione dei supercontinenti.
Il granito di tipo S
© John Valley, Università del Wisconsin
Per formare un granito di tipo S, serve un processo in cui le rocce si formano, si erodono in sedimenti, e poi vengono compresse in nuove rocce prima di essere spinte nel magma. Un tale processo richiede tempo, quindi le isole originali dovevano esistere ben prima della formazione dei zirconi. I graniti di tipo S in zirconi così antichi dimostrerebbero anche che i cicli tettonici che subducevano la crosta nel mantello avvenivano almeno 4,2 miliardi di anni fa.
In altre parole, se un alieno avesse visitato la Terra nei suoi primi anni di esistenza, non avrebbe trovato né un mondo arido e arancione, come si pensava qualche decennio fa, né un oceano onnipresente, come si sospettava più recentemente.
Queste scoperte ampliano il lavoro pubblicato di recente, quando un team ha studiato il rapporto degli isotopi di ossigeno in zirconi di età simile. La maggior parte si è formata negli oceani, ma alcuni di questi mostrano segni di essersi formati in acqua dolce su terra emersa, indicando la presenza di crosta continentale in quel periodo.
La presenza di graniti di tipo S nei zirconi delle Jack Hills è stata un grande dibattito tra un piccolo gruppo di geologi, ma ha implicazioni più ampie. Le due ipotesi principali per l’origine della vita sono il “piccolo stagno caldo” proposto da Darwin e le bocche idrotermali sul fondo dell’oceano. Tuttavia, l’idea dello stagno caldo richiede che il pianeta avesse un ciclo dell’acqua con terra e acqua dolce al momento della comparsa della vita. Spingendo indietro l’esistenza dei primi stagni, Mitchell e coautori non hanno dimostrato che questa sia stata l’origine della vita, ma hanno reso l’ipotesi dello stagno caldo più plausibile.
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Fonte: Proceedings of the National Academy of Sciences
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