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Storia della Terra: la nascita dei continenti

Storia della Terra: la nascita dei continenti

Pangea e nascita dei continentiQuali fattori hanno determinato l’evoluzione dell’oceano primordiale verso condizioni più vicine a quelle degli oceani attuali? Cosa ha portato alla diminuzione della temperatura alla superficie della Terra? Un elemento essenziale di questa evoluzione è stata la nascita sulla Terra dei continenti.

La crosta continentale è composta di rocce meno dense di quella oceanica e quindi tende ad essere più elevata. Nel periodo però immediatamente successivo al consolidamento dell‘oceano di magma, alla condensazione dell'H2O atmosferica e alla formazione dei proto-oceani (prima cioè della formazione dei primi blocchi continentali), il gradiente geotermico all'interno della Terra doveva essere molto più elevato di quanto non sia oggi. Materia risaliva in zone calde del mantello ed era soggetta a fusione parziale a temperature molto elevate (1400/l500°C), con produzione di magmi che, consolidando vicino alla superficie, formavano una crosta densa, composta di rocce basaltiche e komatitiche (le komatiti sono rocce simili ai basalti, ma ricchissime di magnesio, che si formano per fusione del mantello ad altissime temperature; erano relativamente comuni sulla Terra fino a un paio di miliardi di anni fa, quando l’interno della Terra era più caldo di quanto non sia oggi).

Questa crosta, spostata lateralmente da nuovo materiale caldo in risalita dall'interno, raffreddandosi aumentava ancor più di densità e affondava di nuovo nel mantello. Quando si formarono gli oceani primordiali, i frammenti di crosta densa che si immergevano nel mantello trasportavano anche piccole quantità di H2O. La presenza di acqua causò la fusione parziale di questi frammenti di crosta. I magmi che ne derivarono, raffreddandosi vicino alla superficie, formarono rocce di tipo granitico: ecco i primi frammenti di blocchi continentali che, essendo poco densi, potevano sollevarsi sopra il livello dell'oceano primordiale.

Queste ipotesi ci dicono che gli oceani furono necessari per formare i primi continenti: ma, come vedremo, i continenti a loro volta furono necessari per permettere l'evoluzione degli oceani.Ma quando si sono sollevati i primi continenti?E' stato possibile determinare l'età del minerale zircone (un neosilicato estratto da rocce metamorfiche antichissime dell'Australia). L'età dello zircone, misurata con il metodo uranio/piombo, ci permette di conoscere quella delle rocce continentali che lo contenevano. L'età misurata negli zirconi australiani è di circa 4400 milioni di anni: questa è l'eta dei blocchi continentali da cui provengono questi zirconi che sembra quindi si siano formati non più di 200 milioni di anni dopo la condensazione della nebulosa. Lo zircone è un minerale resistentissimo, contenuto in piccole quantità nelle rocce granitiche continentali. ll rapporto isotopico dell'ossigeno misurato in questi zirconi ci dice che H2O del proto-oceano è stata implicata nella formazione di questi primi blocchi di continente.

I continenti si sono poi gradualmente accresciuti nel corso del tempo: le regioni restanti hanno costituito il naturale contenitore delle acque superficiali: i bacini oceanici. Ma l'emersione di blocchi continentali dall'oceano primordiale ha avuto conseguenze importantissime per l'evoluzione dell'atmosfera e del clima del nostro pianeta. Favoriva infatti una serie di reazioni chimiche tra la CO2 dell'atmosfera, trasportata sulla superficie dalle piogge, e le rocce silicatiche che compongono i continenti. Questa alterazione chimica delle rocce continentali causava l'estrazione di calcio dai minerali delle rocce, la loro soluzione nelle acque continentali e il loro trasporto nel proto-oceano. L'acqua dell'oceano diventava salata. Il calcio, combinandosi con lo ione bicarbonato, formava carbonato di calcio (CaCO3, che si è depositato sul fondo). In questa maniera la CO2 veniva gradualmente estratta dall'atmosfera, diminuendo così l'effetto serra e permettendo una diminuzione della temperatura superficiale del pianeta.

E' interessante in questo contesto come si possa instaurare un ciclo che tende a mantenere la temperatura superficiale della Terra entro limiti ben definiti. Si possono distinguere tre fasi:

1) inizialmente abbiamo alte concentrazioni di CO2 nell'atmosfera e quindi alte temperature a causa dell'effetto serra;
2) evaporazione, piogge e alterazione chimica dei continenti causano estrazione di CO2 dall'atmosfera, diminuzione dell'effetto serra e abbassamento della temperatura;
3) temperature basse causano bassa evaporazione, poca alterazione delle rocce continentali e poca estrazione di CO2, che quindi aumenta di nuovo nell'atmosfera, causando un riscaldamento e un ritorno alle condizioni iniziali.


È interessante notare che se potessimo disciogliere tutte le rocce carbonatiche che si sono deposte nel corso dei tempi geologici, tra cui le nostre Dolomiti, e restituire all'atmosfera la CO2 che contengono, avremmo un'atmosfera con una concentrazione di CO2 migliaia di volte più alta di quella attuale. Avremmo di conseguenza un fortissimo effetto serra, e quindi temperature molto elevate. I continenti sono stati quindi essenziali per l'evoluzione dell'atmosfera e degli oceani. Se non vi fossero stati i continenti e se quindi l'altissimo contenuto di CO2 dell'atmosfera primitiva fosse rimasto immutato, la temperatura media della superficie terrestre sarebbe oggi di oltre 100°C. Ma come e quando ebbe inizio tutto ciò? Andiamo a vedere l'origine della Terra...