Le rocce più antiche d’Australia riscrivono la Storia: Terra e Luna separate alla nascita (e i continenti sono arrivati in ritardo)

La geologia, talvolta, assomiglia alla contabilità forense. Si scavano archivi impolverati, si controllano i registri e, improvvisamente, ci si accorge che le date non coincidono e che qualcuno ha spostato i capitali molto dopo rispetto a quanto dichiarato ufficialmente. Uno studio recente, condotto dalla University of Western Australia e pubblicato su Nature Communications, ha fatto esattamente questo: ha preso in mano il “libro mastro” chimico della Terra e ha scoperto che la nostra storia planetaria va riscritta.

Non stiamo parlando di dettagli minori, ma di due pilastri fondamentali: quando sono nati i continenti e come si è formata la Luna. E le risposte arrivano da alcune rocce sbiadite e antichissime, trovate nel cratone Yilgarn, in Australia Occidentale.

Il testimone silenzioso: l’anortosite

Per capire la portata della scoperta, dobbiamo guardare l’oggetto dello studio: le anortositi di 3,7 miliardi di anni fa. Per i non addetti ai lavori, l’anortosite è una roccia ignea, composta quasi interamente da feldspato plagioclasico.¹ Immaginatela come la “schiuma” cristallizzata che galleggiava sugli oceani di magma primordiale.

a Immagine ottica di megacristallo di plagioclasio (An80) proveniente dal Complesso Manfred, datato 3,73 Ga, Terreno di Narryer, Australia Occidentale, con l’area analizzata mediante LA-MC-ICPMS racchiusa dalla linea grigia (punti di ablazione laser visibili all’interno di quest’area). Le fratture e le aree alterate appaiono otticamente di colore bianco rispetto ai domini più freschi, che appaiono grigio scuro. b Mappa interpolata di 87Sr/86Sr misurato. c Mappa interpolata di 87Rb/86Sr. d Mappa interpolata di 87Sr/86Sriniziale (a 3,73 Ga). Le analisi con valori elevati (>0,005) di 87Rb/86Sr sono escluse da questa mappa per evitare una correzione eccessiva dei dati. e Media ponderata di 87Sr/86Sr misurato calcolata per i domini della mappa delineati in (b). I domini sono stati selezionati sulla base di cluster di misurazioni adiacenti basse di 87Sr/86Sr e 87Rb/86Sr. f Media ponderata di 87Sr/86Sriniziale (a 3,73 Ga) calcolata per i domini della mappa delineati in (d).

Matilda Boyce, la ricercatrice a capo dello studio, non si è accontentata di guardare queste rocce al microscopio. Ha utilizzato metodi analitici su scala fine per isolare le aree “fresche” dei cristalli di feldspato. Perché? Perché questi cristalli conservano un segreto: l’impronta isotopica del mantello terrestre antico.

Mentre molti studi si concentrano sugli zirconi (spesso definiti le “capsule del tempo” della Terra), i feldspati offrono una prospettiva diversa, legata allo Stronzio. Ed è qui che la faccenda si fa tecnica, ma affascinante.

Il “Conto in Banca” del Mantello Terrestre

Per comprendere come queste rocce cambino la teoria sulla nascita della Terra, usiamo una metafore economica. Immaginate il mantello terrestre (lo strato sotto la crosta) come un conto bancario pieno di elementi chimici.

Quando si forma la crosta continentale (la terra su cui camminiamo), è come se si facesse un prelievo da questo conto: la crosta “estrae” certi elementi, lasciando il mantello “impoverito”.

Fino a ieri, la teoria dominante suggeriva che questi “prelievi massicci” (la formazione dei continenti) fossero iniziati molto presto, poco dopo la formazione del pianeta, avvenuta 4,5 miliardi di anni fa.

I dati australiani dicono il contrario.

Analizzando gli isotopi di Stronzio, il team ha scoperto che il mantello terrestre è rimasto chimicamente “ricco” e intatto molto più a lungo del previsto. I segnali di impoverimento appaiono solo dopo 3,5 miliardi di anni fa.

Cosa significa in pratica?

• Per il primo miliardo di anni, la Terra è stata probabilmente un mondo d’acqua o di sottile crosta oceanica effimera.

• I veri continenti stabili, quelli “felsici” ricchi di silice, hanno iniziato a crescere seriamente solo un miliardo di anni dopo la nascita del pianeta.

• La tettonica a placche come la conosciamo oggi è un fenomeno “tardivo”.

La prova della “Sorellanza” con la Luna

Se la parte sui continenti riscrive i libri di geologia, la parte sulla Luna conferma una delle teorie più spettacolari dell’astronomia: l’Ipotesi dell’Impatto Gigante.

Le anortositi sono rare sulla Terra, ma comunissime sulla Luna (le parti chiare che vedete quando guardate il nostro satellite sono, essenzialmente, anortositi).³ La dott.ssa Boyce ha confrontato la composizione isotopica dello Stronzio delle rocce australiane con quella delle rocce lunari portate a terra dalle missioni Apollo della NASA.

Il risultato è stato sorprendente: i valori sono identici.

Ecco un confronto semplificato dei dati emersi:

Questo dato è la “pistola fumante”. Se Terra e Luna si fossero formate in parti diverse del sistema solare, avrebbero impronte chimiche diverse. Il fatto che condividano lo stesso rapporto isotopico iniziale significa che si sono mescolate in un cataclisma. Un corpo celeste delle dimensioni di Marte (chiamato Theia) ha colpito la proto-Terra. L’energia sprigionata ha fuso tutto, omogeneizzando la materia che poi si è condensata per formare la Luna. È una conferma violenta e bellissima della nostra storia condivisa.

Perché il metodo cambia tutto: la finezza dell’analisi

Perché non ce ne siamo accorti prima? Il problema, come spesso accade in economia e in scienza, è la qualità dei dati. Le rocce di 3,7 miliardi di anni hanno avuto una vita difficile: sono state cotte, schiacciate e alterate da fluidi idrotermali.

Il Rubidio (Rb), che decade in Stronzio (Sr), è un elemento volatile e mobile. Se una roccia viene scaldata, il Rubidio si sposta, falsando l’orologio radiometrico e le letture isotopiche. È come cercare di leggere un bilancio aziendale dopo che qualcuno ha versato il caffè sui libri contabili.

Il team di ricerca ha usato una tecnica di ablazione laser su micro-scala. Hanno “sparato” su porzioni minuscole e intatte dei cristalli, evitando le zone alterate (le macchie di caffè). Hanno trovato i valori di Stronzio più “primitivi” mai misurati su rocce terrestri.

Questo ha permesso di pulire il rumore di fondo e vedere il vero segnale originale: un mantello che non aveva ancora partorito i continenti.

Un nuovo scenario per la vita?

Queste scoperte hanno implicazioni che vanno oltre la roccia nuda e cruda. Se i continenti sono emersi seriamente solo 3,5 miliardi di anni fa, l’ambiente in cui la vita ha mosso i primi passi era radicalmente diverso da come lo immaginiamo.

Non c’erano grandi distese di terraferma su cui i nutrienti venivano lavati via dalle piogge per finire nei mari. L’apporto di nutrienti doveva essere quasi esclusivamente vulcanico. La Terra arcaica era un mondo alieno, dominato dagli oceani, dove la crosta continentale era un’eccezione, non la regola.

In conclusione, lo studio australiano ci offre una lezione di umiltà. Pensavamo che la Terra avesse messo “la testa a posto” formando i continenti quasi subito. Invece, il nostro pianeta ha passato un’infanzia turbolenta e acquatica molto più lunga del previsto, dopo essere sopravvissuto a una collisione planetaria che ci ha regalato la Luna.

La scienza, come l’economia, non è mai “settled”, decisa una volta per tutte. Basta guardare meglio, con strumenti più precisi, per dover riscrivere i manuali.

Domande e risposte

Perché è stato analizzato il feldspato e non lo zircone, solitamente usato per queste datazioni?

Gli zirconi sono eccellenti per la datazione U-Pb (Uranio-Piombo) perché sono resistenti, ma non contengono molto Stronzio. I feldspati, invece, sono ricchi di Stronzio e poveri di Rubidio. Questo li rende ideali per tracciare l’evoluzione isotopica iniziale del mantello. Analizzare il feldspato permette di vedere l’impronta chimica originale del magma senza le interferenze date dal decadimento radioattivo eccessivo o dall’alterazione che colpisce altri minerali. È come scegliere lo strumento giusto per misurare la temperatura invece della distanza.

Cosa significa esattamente “mantello impoverito” e perché è importante?

Il “mantello impoverito” è ciò che rimane dopo che il magma si è fuso per formare la crosta terrestre, portando via con sé elementi specifici (detti “incompatibili”) e lasciando il residuo povero di tali elementi. Se troviamo rocce antiche che non mostrano segni di impoverimento, significa che la crosta non si era ancora formata in grandi quantità. È un indicatore temporale: ci dice che il processo di “costruzione” dei continenti non era ancora attivo su larga scala 3,7 miliardi di anni fa.

Questa scoperta cambia la nostra comprensione sull’origine della vita?

Indirettamente sì. Se i grandi continenti sono emersi solo 3,5 miliardi di anni fa (un miliardo di anni dopo la formazione della Terra), la vita primordiale, apparsa intorno a 3,8-4 miliardi di anni fa, deve essersi sviluppata in un ambiente quasi totalmente oceanico o vicino a sfiati idrotermali, senza l’apporto di nutrienti derivanti dall’erosione delle grandi masse continentali emerse. Questo rafforza l’ipotesi di un’origine idrotermale o oceanica profonda per i primi organismi, in un mondo essenzialmente acquatico.

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