I primi continenti

I primi continenti si sarebbero formati 3,5 miliardi di anni fa: un nuovo studio chiarisce la loro origine

Un nuovo studio geochimico condotto nel Cratone di Pilbara (Australia) sposta indietro le lancette della tettonica delle placche. I dati indicano che già 3,5 miliardi di anni fa esisteva un processo di subduzione "fredda" e superficiale, capace di riciclare la crosta e generare i primi nuclei continentali stabili.Come si sono formati i continenti su cui camminiamo oggi? Per decenni la geologia ha dibattuto se la Terra primitiva fosse dominata da una "tettonica verticale" – ossia pennacchi di calore che salgono dal mantello senza spostamenti laterali – o da una tettonica a placche simile a quella moderna. Un nuovo studio pubblicato su Science Advances fornisce prove convincenti: i primi vagiti dei continenti sono legati a processi di subduzione avvenuti già 3,5 miliardi di anni fa, nell'eone Archeano, quando il nostro pianeta era avvolto da un enorme oceano globale e la crosta terrestre era composta principalmente da basalti.

Il segreto custodito nel Pilbara Craton: i dati della ricerca

Il team di ricerca, guidato da Maarten de Wit e Michael T. Roberts, ha analizzato le sequenze ignee del Cratone di Pilbara, in Australia occidentale. Qui, l'attenzione si è focalizzata sulla Formazione di Panorama e sul Membro di Strelley Pool, rocce che hanno conservato una firma chimica risalente all'Archeano medio.

Il dato tecnico fondamentale riguarda il rapporto tra elementi in traccia come Th/Yb (Torio/Itterbio) e Nb/Yb (Niobio/Itterbio). Nello studio, i ricercatori hanno osservato un arricchimento sistematico di Torio rispetto al Niobio. Questo squilibrio è un indicatore inequivocabile della presenza di fluidi derivati dalla disidratazione di una placca che affonda: in pratica, è la "firma" della subduzione. Mentre i basalti dei fondali oceanici (MORB) mostrano rapporti Nb/Yb costanti, i campioni del Pilbara presentano deviazioni che indicano un input crostale significativo nel mantello sottostante già 3,5 miliardi di anni fa. Una delle obiezioni storiche alla tettonica precoce era la temperatura del mantello, che nell'Archeano era circa 200-300 °C più alta di quella attuale. Si pensava che questo calore rendesse le placche troppo "molli" per sprofondare. Tuttavia, lo studio di de Wit e Roberts introduce il concetto di subduzione superficiale (shallow subduction). I dati geocronologici indicano che la crosta non affondava verticalmente per centinaia di chilometri, ma scivolava con un angolo molto basso. Questo permetteva alla crosta di restare relativamente fredda e di interagire chimicamente con il cuneo di mantello sovrastante. Nello studio, Roberts e de Wit spiegano chiaramente la portata dei loro dati, dichiarando:

I nostri dati suggeriscono che l'interazione tra le placche e il riciclo della crosta superficiale nel mantello fossero già operativi durante l'Archeano medio. Questo processo ha fornito il meccanismo necessario per generare la crosta continentale densa e stabile che ha permesso ai primi continenti di emergere.

Secondo gli studiosi l'evidenza di fluidi derivati dalla subduzione e la composizione chimica delle rocce ignee indicano che la Terra aveva già trovato un modo per "raffreddarsi" e differenziarsi in modo efficiente già un miliardo di anni dopo la sua nascita.

Il segreto custodito nel Pilbara Craton: i dati della ricerca

Il team di ricerca, guidato da Maarten de Wit e Michael T. Roberts, ha analizzato le sequenze ignee del Cratone di Pilbara, in Australia occidentale. Qui, l'attenzione si è focalizzata sulla Formazione di Panorama e sul Membro di Strelley Pool, rocce che hanno conservato una firma chimica risalente all'Archeano medio.

Il dato tecnico fondamentale riguarda il rapporto tra elementi in traccia come Th/Yb (Torio/Itterbio) e Nb/Yb (Niobio/Itterbio). Nello studio, i ricercatori hanno osservato un arricchimento sistematico di Torio rispetto al Niobio. Questo squilibrio è un indicatore inequivocabile della presenza di fluidi derivati dalla disidratazione di una placca che affonda: in pratica, è la "firma" della subduzione. Mentre i basalti dei fondali oceanici (MORB) mostrano rapporti Nb/Yb costanti, i campioni del Pilbara presentano deviazioni che indicano un input crostale significativo nel mantello sottostante già 3,5 miliardi di anni fa. Una delle obiezioni storiche alla tettonica precoce era la temperatura del mantello, che nell'Archeano era circa 200-300 °C più alta di quella attuale. Si pensava che questo calore rendesse le placche troppo "molli" per sprofondare. Tuttavia, lo studio di de Wit e Roberts introduce il concetto di subduzione superficiale (shallow subduction). I dati geocronologici indicano che la crosta non affondava verticalmente per centinaia di chilometri, ma scivolava con un angolo molto basso. Questo permetteva alla crosta di restare relativamente fredda e di interagire chimicamente con il cuneo di mantello sovrastante. Nello studio, Roberts e de Wit spiegano chiaramente la portata dei loro dati, dichiarando:

I nostri dati suggeriscono che l'interazione tra le placche e il riciclo della crosta superficiale nel mantello fossero già operativi durante l'Archeano medio. Questo processo ha fornito il meccanismo necessario per generare la crosta continentale densa e stabile che ha permesso ai primi continenti di emergere.

Secondo gli studiosi l'evidenza di fluidi derivati dalla subduzione e la composizione chimica delle rocce ignee indicano che la Terra aveva già trovato un modo per "raffreddarsi" e differenziarsi in modo efficiente già un miliardo di anni dopo la sua nascita.

L'arricchimento di elementi litofili a grandi ioni (LILE) e la deplezione di elementi ad alta forza di campo (HFSE) osservati nei nostri campioni sono compatibili solo con processi di arco magmatico. Questo suggerisce che l'interazione tra le placche e il riciclo della crosta superficiale nel mantello fossero già operativi 3,5 miliardi di anni fa.

Questo processo ha fornito il meccanismo necessario per generare la crosta continentale di tipo TTG (Tonalite-Trondhjemite-Granodiorite), le rocce madri che compongono il cuore dei nostri attuali continenti.

Una scoperta rivoluzionaria

Questa ricerca non è solo una curiosità geologica. La subduzione precoce implica che la Terra ha iniziato a riciclare acqua e carbonio tra atmosfera e mantello molto presto. Questo "termostato globale" ha stabilizzato il clima e creato le nicchie chimiche necessarie per l'evoluzione della vita complessa. In conclusione, i dati del Pilbara ci dicono che la "macchina Terra" ha acceso i suoi motori tettonici quasi un miliardo di anni prima di quanto suggerito da molti modelli precedenti, ponendo le basi chimiche e fisiche per il mondo che conosciamo.