Adeano

La Terra resta l'unico pianeta conosciuto con continenti galleggianti e ricchi di silice, eppure dopo decenni di studi i geologi non hanno ancora trovato un accordo su come si siano formati. La domanda al centro di questa storia riguarda proprio la formazione dei continenti, e una nuova ipotesi punta il dito verso lo spazio: sarebbe stato un bombardamento intenso e prolungato di asteroidi a rendere possibile la nascita delle terre emerse su cui viviamo. "I continenti hanno iniziato a comparire circa quattro miliardi di anni fa, e quella è la roccia continentale più antica di cui siamo a conoscenza", spiega Tim Johnson, geologo alla Curtin University di Perth, in Australia. La Terra ha quattro miliardi e mezzo di anni, quindi perché siano spuntati proprio in quel momento resta un mistero, così come il meccanismo che li ha creati. Johnson e i suoi colleghi sostengono ora che a plasmarli sia stata soprattutto una pioggia di impatti capace di mantenere la crosta primordiale calda e sottile a sufficienza. Placche, pennacchi e un budget di calore che non tornava Il problema, studiando l'origine dei continenti, è che le prove geologiche di quel processo sono ormai quasi sparite. Le più antiche rocce di tipo continentale si sono cristallizzate circa 4,03 miliardi di anni fa, proprio alla fine dell'eone Adeano, il primo capitolo della storia terrestre. Rare rocce basaltiche risalgono a circa 4,2 miliardi di anni fa, e una manciata di cristalli di zircone spinge il record fino a 4,4 miliardi. Oltre quella soglia non c'è quasi nulla. "Ci sono enormi dibattiti su cosa stesse succedendo sulla Terra primordiale, perché i dati sono così scarsi", ammette Johnson. Un'idea dominante vuole che la tettonica a placche, simile a quella odierna, fosse già attiva nell'Adeano, con la crosta continentale che si formava sopra le zone di subduzione. L'altra sostiene invece che la Terra fosse troppo calda per placche rigide, e che la crosta si formasse sopra i pennacchi del mantello che risalivano dalle profondità, un fenomeno che Johnson paragona alle bolle di cera in una lava lamp. Il guaio è che, secondo la maggior parte dei modelli, la Terra sembrava troppo fredda perché tutto questo accadesse. "Nessuno riusciva a far quadrare i conti perché non consideravamo l'energia che arrivava da fuori", dice. La chiave nascosta sulla Luna Il motivo per cui sappiamo così poco della Terra di quattro miliardi di anni fa è che la tettonica a placche ricicla di continuo la superficie del pianeta, rispedendola nel mantello. Un posto dove invece le tracce si sono conservate c'è, ed è la Luna. Non avendo tettonica a placche, il nostro satellite ha una crosta che è un unico guscio solido e continuo, tempestato di crateri da impatto. Contando quei crateri e tarando il conteggio sui campioni lunari già datati, il team di Johnson ha stimato con quale frequenza corpi di grandi dimensioni colpissero la Luna poco dopo la formazione della Terra. Scalando quel flusso alle dimensioni maggiori e alla gravità più forte del nostro pianeta, il quadro diventa chiaro: la Terra deve essere stata colpita da migliaia di impattori con diametro superiore ai 10 chilometri. Da lì il passo per calcolare quanta energia e quanto calore abbia portato quel bombardamento è stato breve. E il calore, si è scoperto, era davvero tanto. La fisica, spiega Johnson, è semplice anche se i dettagli sono complessi: basta convertire dimensione e velocità dell'impattore in energia. Parte di questa vaporizza o fonde la roccia sul posto, ma soprattutto con i corpi più grandi la maggior parte si propaga nel mantello sottostante, scaldando l'intera porzione superiore. Il risultato è più fusione e più vulcanismo basaltico, un effetto che si prolunga per decine o centinaia di milioni di anni. Sommando tutto, il calore da impatto ha superato quello radiogenico e quello del nucleo per gran parte dell'Adeano, di circa un ordine di grandezza. Una crosta liquida e il punto di svolta Inserendo questo bilancio termico rivisto nelle simulazioni geodinamiche, il team è arrivato a una conclusione netta: nell'Adeano la crosta terrestre era sottile e in gran parte fusa nella sua parte inferiore. I modelli suggeriscono uno spessore inferiore ai 5 chilometri, con fusione parziale diffusa già a 2 o 3 chilometri sotto la superficie. A circa 5 chilometri di profondità la frazione fusa superava il 30 per cento in volume, ben oltre il limite in cui la roccia può reggere come una lastra coerente. In condizioni simili la tettonica a placche non poteva funzionare, perché la subduzione richiede una litosfera rigida capace di muoversi e sprofondare. Le simulazioni mostravano anche un riciclo massiccio della crosta verso il mantello, con materiale che colava fino ad almeno 600 chilometri di profondità: ecco perché così poca crosta adeana è sopravvissuta, e perché mancano quasi del tutto gli zirconi deformati da shock in quel periodo. Il flusso di impatti non è rimasto alto per sempre, ma è calato in modo pressoché esponenziale. Tra 3,9 e 3,5 miliardi di anni fa era sceso abbastanza da lasciare il comando alle fonti di calore interne. Il mantello superiore si è raffreddato, la crosta basaltica si è ispessita e, secondo i modelli, ha raggiunto i 30 chilometri circa nell'Archeano iniziale. Una crosta più spessa, fredda e rigida, finalmente in grado di sostenere la tettonica a placche, ed è proprio in quel periodo che compaiono le prime rocce continentali. Il team ammette che gran parte dell'argomentazione poggia su modelli fisici più che su campioni di roccia, ma Johnson ritiene giustificata questa scelta in assenza di prove geologiche. Le rocce antiche, però, potrebbero riaffiorare presto. "Nel Nuvvuagittuq Greenstone Belt in Canada un gruppo di ricercatori nordamericani ha da poco datato una roccia mafica scura a 4,2 miliardi di anni", racconta Johnson. E sa già di un altro gruppo che ne avrebbe trovata una forse ancora più antica, con la speranza di poterne leggere nel giro di un paio di mesi.

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