La tettonica a placche potrebbe essere iniziata già 3,5 miliardi di anni fa

Lo suggerisce la più antica prova diretta riscontrata su antichi frammenti della crosta terrestre in Australia e Sudafrica
di Marissa Grunes/Scientific American
www.lescienze.it

I colossali movimenti delle placche tettoniche modellano il nostro mondo, influenzando la composizione dell’atmosfera terrestre, il campo magnetico protettivo del pianeta e forse anche la fioritura della vita. Ora alcuni ricercatori hanno prove convincenti del fatto che una qualche forma di tettonica a placche potrebbe essere iniziata già 3,48 miliardi di anni fa, secondo un nuovo studio apparso su “Science”.

Utilizzando tracce magnetiche provenienti da antichi frammenti della crosta terrestre, i ricercatori hanno scoperto che una porzione di quella che oggi è l’Australia occidentale andò alla deriva verso il Polo Nord magnetico nell’arco di pochi milioni di anni, mentre una parte del Sudafrica rimaneva stazionaria. Si tratta della più antica testimonianza documentata di movimento relativo delle placche per oltre mezzo miliardo di anni, e ha implicazioni per la comprensione della vita primordiale sulla Terra e su come sia iniziata l’attività tettonica del pianeta.

Oggi la Terra è un puzzle di giganteschi pezzi di crosta che viaggiano attraverso il pianeta, scontrandosi come enormi autoscontri, innalzando catene montuose e fondendosi nuovamente in magma lungo i loro bordi. Tutta questa attività, chiamata tettonica delle placche, sembra essere unica nel nostro sistema solare. Si ritiene che i nostri vicini pianeti rocciosi abbiano invece un guscio solido e continuo.

Nessuno sa, tuttavia, come o quando la tettonica a placche abbia avuto inizio sulla Terra. “È una delle domande più fondamentali nelle scienze della Terra”, afferma il co-autore dello studio Roger Fu, paleomagnetista della Harvard University, negli Stati Uniti. I geologi usano vari strumenti per indagare lo stato della crosta terrestre nel corso delle ere, ma il gold standard è la prova del movimento relativo: un pezzo di crosta terrestre che si allontana da, o si muove verso, un altro pezzo. Per questo, il campo magnetico terrestre – alimentato dal moto del suo nucleo – detiene la chiave.

Come ogni magnete, la Terra ha un Polo Nord e un Polo Sud magnetico, che si allineano approssimativamente con i poli geografici del globo. Questi poli si invertono a intervalli irregolari; l’ultima inversione di questo tipo è avvenuta circa 780.000 anni fa. La direzione e l’angolo delle linee di forza che curvano tra i poli rimangono impressi nella roccia fusa mentre si solidifica sulla superficie del pianeta, fornendo indizi su dove si trovassero le rocce antiche.

Per trovare tali tracce, il gruppo ha analizzato campioni di roccia da parti remote dell’Australia occidentale e del Sudafrica. Queste regioni contengono alcuni dei frammenti di crosta più antichi del pianeta, chiamati cratoni, che sono sopravvissuti a miliardi di anni di processi di macinazione e fusione e formano i blocchi costitutivi dei continenti.

La registrazione magnetica degli strati rocciosi mostra che una parte del cratone in Australia si è spostata verso nord nel corso di pochi milioni di anni, mentre parte del cratone in Sudafrica è rimasta ferma. Tale movimento è entusiasmante perché “suggerisce che sia probabile l’esistenza di un confine di placca tra i due cratoni”, afferma Michael Brown, geologo emerito dell’Università del Maryland.

Molti ricercatori concordano sul fatto che questo studio rappresenti il limite temporale massimo per osservare tali risultati, poiché pochissime rocce rimangono intatte dal primo miliardo di anni della Terra. “È come avere un puzzle da mille pezzi, ma possederne solo 35”, afferma Brown. Il movimento relativo non ci dice esattamente cosa stesse accadendo in quel periodo, aggiunge Brown, ma può porre nuovi limiti ai modelli matematici che i ricercatori usano per ricreare la Terra antica.

Le scoperte potrebbero supportare un altro studio recente, che utilizza antichi cristalli del minerale zircone per suggerire che pezzi della crosta terrestre potrebbero essersi fusi nuovamente nel mantello circa 3,35 miliardi di anni fa. Le prove provenienti dai cristalli di zircone sono notoriamente difficili da interpretare, ma il riciclo della crosta terrestre nel mantello è necessario per qualsiasi forma di tettonica a placche. In questo senso, i due studi si rafforzano a vicenda.

Il gruppo di Fu ha anche trovato prove della più antica inversione conosciuta dei poli magnetici terrestri, circa 3,46 miliardi di anni fa. Insieme alle prove del movimento tettonico relativo, i risultati dello studio “dimostrano che la Terra si comportava in modo molto simile a oggi”, secondo Jun Korenaga, geologo della Yale University.

Il cratone dell’Australia occidentale studiato dal gruppo ospita i più antichi fossili confermati al mondo di organismi unicellulari, che risalgono a circa 3,48 miliardi di anni fa. Conoscere la latitudine di quelle rocce all’epoca potrebbe aiutare i ricercatori a saperne di più sulle origini della vita. E capire che tipo di tettonica operasse allora può stabilire come sia iniziata la moderna tettonica a placche della Terra. Se sappiamo com’era la tettonica primordiale della Terra, possiamo iniziare a cercare comportamenti simili su altri pianeti, il che potrebbe a sua volta guidare la ricerca della vita.

“Su che tipo di pianeta è apparsa per la prima volta la vita?”, si chiede Fu. La risposta, conclude, “ha implicazioni su quanto sia probabile che la vita sia abbondante nell’universo”.