2,5 miliardi anni fa una discontinuità nel raffreddamento della Terra

A partire dalla sua formazione, la Terra si è raffreddata in modo continuo e abbastanza rapido. Le rocce ignee continentali hanno registrato tuttavia una brusca diminuzione di basalti nella frazione fusa del mantello avvenuta circa 2,5 miliardi di anni fa, in corrispondenza della transizione tra il Periodo Archeano e quello Proterozoico, segnata anche da un notevole incremento della percentuale di ossigeno in atmosfera e dalla prima glaciazione del pianeta.

Calda, molto più calda doveva essere la Terra primordiale, secondo le nuove stime pubblicate sulla rivista “Nature” da C. Brenhin Keller e Blair Schoene del Dipartimento di geoscienze della Princeton University. Grazie a tecniche di campionamento statistico, su di circa 70.000 registrazioni della composizione delle rocce ignee continentali, i due ricercatori sono riusciti a stimare il raffreddamento secolare del nostro pianeta. Ma a interrompere questo graduale processo di raffreddamento intervenne, 2,5 miliardi di anni fa, una discontinuità geochimica, caratterizzata da un’improvvisa diminuzione dei basalti nella frazione fusa del mantello.

Secondo le attuali conoscenze, le fonti di energia in grado di alimentare l’attività geologica sono due: il calore iniziale dovuto ai processi di formazione del pianeta e il decadimento degli elementi radioattivi quali uranio, torio e potassio. Le stime standard della composizione terrestre in passato hanno indotto a ipotizzare che i due contributi fossero all’incirca uguali ma valutazioni più recenti hanno portato a rivedere queste ipotesi. In particolare, sembra che il contributo del decadimento radioattivo sia stato meno importante del previsto; di conseguenza, la Terra primordiale era probabilmente molto più calda e il suo raffreddamento è stato più rapido.

Le analisi condotte da Keller e Schoene mostrano che la frazione fusa di mantello è passata da circa il 35 per cento iniziale all’attuale 10 per cento. L’altro dato interessante emerso è la notevole discontinuità nella composizione sia del magma basaltico (prodotto nel mantello) sia di quello granitico (prodotto nella crosta continentale) che è possibile datare a circa 2,5 miliardi di anni fa, in corrispondenza della transizione tra il Periodo Archeano e quello Proterozoico.

I graniti post-archeani sembrano essersi formati a profondità inferiori nella crosta rispetto a quelli archeani, mentre i basalti post-archeani sembrano essersi formati con una percentuale inferiore di mantello fuso rispetto a quelli archeani. I due geologi sottolineano come quest’ultima circostanza non possa semplicemente riflettere una brusca caduta nella temperatura del mantello, ma suggeriscono invece un cambiamento fondamentale nel modo in cui il calore si muove attraverso gli strati geologici e viene infine disperso.

Come già messo in luce da numerosi studi petrologici e geochimici, esiste una differenza nella composizione della crosta continentale archeana e post archeana che sembra accompagnata da una variazione nello spessore della crosta e della litosfera.

Un altro aspetto estremamente rilevante è che tra 2,4 e 2,2 miliardi di anni fa, si verificò la cosiddetta Grande Ossidazione quando il contenuto di ossigeno dell’atmosfera aumentò da poche parti per milione a circa il 2 per cento in volume. La Terra andò incontro anche alla prima grande glaciazione, ma nella comunità scientifica non esiste finora un accordo su quali possano essere i meccanismi che legano i tre grandi eventi della crosta terrestre, dell’atmosfera e del clima.
[fonte lescienze]

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