La Terra è l’unico pianeta che conosciamo con i continenti, le gigantesche masse continentali che forniscono case all’umanità e la maggior parte della biomassa terrestre.
Tuttavia, non abbiamo ancora risposte certe ad alcune domande fondamentali sui continenti: come sono nate e perché si sono formate?
Una teoria è che siano stati formati da meteoriti giganti che si sono schiantati sulla crosta terrestre molto tempo fa. Questa idea è stata proposta più volte, ma fino ad ora ci sono state poche prove a sostegno.
In una nuova ricerca pubblicata su Nature, hanno studiato i minerali antichi dell’Australia occidentale e hanno trovato indizi allettanti che suggeriscono che l’ipotesi dell’impatto gigante potrebbe essere giusta.
Come si crea un continente?
I continenti fanno parte della litosfera, il rigido guscio roccioso esterno della Terra costituito dai fondali oceanici e dai continenti, di cui lo strato più alto è la crosta.
La crosta sotto gli oceani è sottile e costituita da roccia basaltica scura e densa che contiene solo un po’ di silice. Al contrario, la crosta continentale è spessa ed è costituita principalmente da granito, una roccia meno densa, di colore chiaro e ricca di silice che fa “galleggiare” i continenti.
Sotto la litosfera si trova una massa densa e che scorre lentamente di roccia quasi fusa, che si trova vicino alla sommità del mantello, lo strato di Terra tra la crosta e il nucleo.
Se parte della litosfera viene rimossa, il mantello sottostante si scioglierà quando la pressione dall’alto viene rilasciata. E gli impatti di meteoriti giganti – rocce provenienti dallo spazio di decine o centinaia di chilometri di diametro – sono un modo estremamente efficiente per fare esattamente questo!
Quali sono le conseguenze di un impatto gigantesco?
Impatti giganti fanno esplodere enormi volumi di materiale quasi istantaneamente. Le rocce vicino alla superficie si scioglieranno per centinaia di chilometri o più intorno al sito dell’impatto. L’impatto rilascia anche pressione sul mantello sottostante, facendolo sciogliere e producendo una massa “a forma di blob” di spessa crosta basaltica.
Questa massa è chiamata altopiano oceanico, simile a quello sotto le attuali Hawaii o Islanda. Il processo è un po’ come quello che succede se vieni colpito duramente alla testa da una pallina da golf o da un sassolino: la protuberanza risultante è come l’altopiano oceanico.
La ricerca mostra che questi altipiani oceanici potrebbero essersi evoluti per formare i continenti attraverso un processo noto come differenziazione crostale. Lo spesso altopiano oceanico formato dall’impatto può diventare abbastanza caldo alla sua base da sciogliersi, producendo il tipo di roccia granitica che forma una crosta continentale galleggiante.
Ci sono altri modi per creare altipiani oceanici?
Ci sono altri modi in cui possono formarsi gli altipiani oceanici. Le spesse croste al di sotto delle Hawaii e dell’Islanda non si sono formate a causa di impatti giganti, ma di “pennacchi di mantello“, flussi di materiale caldo che salgono dal bordo del nucleo metallico della Terra, un po’ come in una lampada di lava. Quando questo pennacchio ascendente raggiunge la litosfera, innesca un massiccio scioglimento del mantello per formare un altopiano oceanico.
Quindi i pennacchi potrebbero aver creato i continenti? Sulla base dei studi e dell’equilibrio di diversi isotopi dell’ossigeno nei minuscoli granelli del minerale zircone, che si trova comunemente in piccole quantità nelle rocce della crosta continentale, si pensa che non sia così.
Lo zircone è il materiale crostale più antico conosciuto e può sopravvivere intatto per miliardi di anni. Possiamo anche determinare con precisione quando si è formato, in base al decadimento dell’uranio radioattivo che contiene.
Inoltre, possiamo scoprire l’ambiente in cui si è formato lo zircone misurando la proporzione relativa degli isotopi dell’ossigeno che contiene.
Hanno esaminato i grani di zircone di uno dei più antichi pezzi di crosta continentale sopravvissuti al mondo, il cratone di Pilbara nell’Australia occidentale, che iniziò a formarsi più di 3 miliardi di anni fa. Molti dei grani più antichi di zircone contenevano più isotopi di ossigeno leggero, che indicano una fusione poco profonda, ma i grani più giovani contengono isotopi di equilibrio più simili a un mantello, indicando una fusione molto più profonda.
Questo modello “top-down” degli isotopi dell’ossigeno è ciò che ci si potrebbe aspettare dopo l’impatto di un gigantesco meteorite. Nei pennacchi del mantello, al contrario, lo scioglimento è un processo “dal basso verso l’alto”.
Sembra ragionevole, ma ci sono altre prove?
Si C’è! Gli zirconi del Pilbara Craton sembrano essersi formati in una manciata di periodi distinti, piuttosto che continuamente nel tempo.
Fatta eccezione per i primi grani, gli altri grani con zircone isotopicamente leggero hanno la stessa età dei letti di sferule nel cratere Pilbara e altrove.
I letti di sferule sono depositi di goccioline di materiale “schizzate” dagli impatti di meteoriti. Il fatto che gli zirconi abbiano la stessa età suggerisce che potrebbero essere stati formati dagli stessi eventi.
Inoltre, il modello “top-down” degli isotopi può essere riconosciuto in altre aree dell’antica crosta continentale, come in Canada e Groenlandia. Tuttavia, i dati provenienti da altre parti non sono stati ancora filtrati accuratamente come i dati di Pilbara, quindi ci vorrà più lavoro per confermare questo modello.
Il prossimo passo della ricerca è rianalizzare queste antiche rocce da altrove per confermare ciò che si sospetta: che i continenti siano cresciuti nei siti degli impatti di giganteschi meteoriti.
Autore
Tim Johnson, Università di Curtin
