Le origini infuocate della Terra
La Terra non è sempre stata un’oasi di vita verde e blu in un sistema solare altrimenti inospitale. Durante i primi 50 milioni di anni della sua esistenza, circa 4,5 miliardi di anni fa, la superficie del nostro pianeta era un inferno di oceani di magma, ribollenti e bollenti a causa del calore proveniente dall’interno della Terra.
Il successivo raffreddamento del pianeta da questo stato fuso e la cristallizzazione di questi oceani di magma in roccia solida, sono stati momenti fondamentali nella formazione della struttura del nostro pianeta, della chimica della sua superficie e della formazione della sua atmosfera primordiale.
Si pensava che queste rocce primordiali, contenenti indizi che potrebbero spiegare l’abitabilità della Terra, fossero state perse a causa dei danni della tettonica a placche. Tuttavia, il mio team ha scoperto i resti chimici degli oceani di magma della Terra in rocce vecchie di 3,7 miliardi di anni nel sud della Groenlandia, rivelando uno scorcio allettante di un’epoca in cui la Terra era quasi interamente fusa.
L’inferno sulla Terra
La Terra è il prodotto di un caotico sistema solare primordiale, che si ritiene abbia visto una serie di impatti catastrofici tra la Terra e altri corpi planetari. La formazione della Terra culminò nella sua collisione con un pianeta delle dimensioni di Marte, che portò anche alla formazione della Luna della Terra circa 4,5 miliardi di anni fa.
Si pensa che questi scontri cosmici abbiano generato abbastanza energia da fondere la crosta terrestre e quasi tutto l’interno del nostro pianeta (il mantello), creando volumi planetari di roccia fusa che formarono “oceani di magma” profondi centinaia di chilometri. Oggi, al contrario, la crosta terrestre è completamente solida e il mantello è visto come un “solido plastico”: permette un lento movimento geologico viscoso, ben lontano dal magma liquido del mantello terrestre primordiale.
Ricerca geologica
Trovare prove geologiche dello stato fuso della Terra è estremamente difficile. Questo perché gli eventi degli oceani di magma sono probabilmente avvenuti oltre 4 miliardi di anni fa e molte delle rocce di quel periodo della storia della Terra sono state da allora riciclate dalla tettonica a placche.
Tuttavia, mentre le rocce di questo periodo potrebbero non esistere più, le loro tracce chimiche potrebbero ancora essere conservate nelle profondità della Terra. I cristalli solidificati dal periodo di raffreddamento della Terra sarebbero stati così densi da affondare alla base del mantello terrestre. Gli scienziati credono addirittura che questi residui minerali possano essere conservati in zone isolate profonde all’interno del confine mantello-nucleo della Terra.
Se esistono, questi antichi cimiteri di cristalli sono inaccessibili a noi - nascosti troppo in profondità per poter prelevare campioni diretti. E se dovessero mai risalire alla superficie della Terra, i cristalli degli oceani di magma subirebbero naturalmente un processo di fusione e solidificazione, lasciando solo tracce delle loro origini nelle rocce vulcaniche che arrivano alla crosta terrestre.
Indizi cristallini
Sapevamo che la Groenlandia sarebbe stata un buon posto per cercare queste tracce del passato fuso della Terra. I nostri campioni provengono dalla cintura supracrustale di Isua, nel sud-ovest della Groenlandia, che è un’area famosa per i geologi. A prima vista, le rocce di Isua sembrano proprio come qualsiasi basalto moderno che si troverebbe sul fondo del mare. Ma queste rocce sono alcune delle più antiche al mondo, si ritiene che abbiano tra 3,7 e 3,8 miliardi di anni.
Analizzando le rocce di Isua, abbiamo scoperto firme isotopiche uniche di ferro. Queste firme hanno mostrato che la regione del mantello da cui si erano formate le rocce era stata sottoposta a una pressione molto alta, oltre 700 chilometri sotto la superficie della Terra. È esattamente lì che si sarebbero trovati i minerali formati durante la cristallizzazione degli oceani di magma.
Rocce in fusione
Quando le regioni del mantello semi-solido della Terra si scaldano e si fondono, si sollevano galleggiando verso la crosta terrestre, producendo infine rocce vulcaniche quando il magma raggiunge la superficie e si raffredda. Studiando la chimica di queste rocce sulla superficie, possiamo sondare la composizione del materiale che si è fuso per formarle.
La composizione isotopica delle rocce di Isua ha rivelato che il loro viaggio verso la superficie terrestre ha coinvolto diverse fasi di cristallizzazione e rifusione all’interno del pianeta – una sorta di processo di distillazione sulla loro strada verso la superficie. Ma le rocce che sono emerse, situate nell’odierna Groenlandia, conservano ancora firme chimiche che le collegano al passato coperto di magma della Terra.
I risultati del nostro lavoro forniscono alcune delle prime prove geologiche dirette per la firma dei cristalli degli oceani di magma nelle rocce vulcaniche trovate sulla superficie della Terra. Ora, vorremmo capire se altre antiche rocce vulcaniche in tutto il mondo possono dirci di più sugli antichi oceani di magma della Terra, o se invece abbiamo inciampato in una stranezza geologica: più un indizio unico che una regola.
Se altri vulcani potessero aver eruttato simili artefatti geologici, potremmo anche guardare a punti caldi di eruzione moderni come Hawaii e Islanda per ulteriori novità isotopiche che parlano del passato antico della Terra. È possibile che in futuro vengano trovate altre rocce primordiali che potrebbero aiutarci a capire di più sul passato violento e coperto di magma della Terra.
Helen M Williams, Lettore in Geochimica, Università di Cambridge
