Via lattea
  • Categoria dell'articolo:Scienza
  • Ultima modifica dell'articolo:19 Settembre 2022

“Per vedere un mondo in un granello di sabbia”, la frase di apertura della poesia di William Blake, è una frase usata spesso che cattura anche parte di ciò che fanno i geologi.

Osserviamo la composizione dei grani minerali, più piccoli della larghezza di un capello umano. Quindi, estrapoliamo i processi chimici che suggeriscono per riflettere sulla costruzione del nostro pianeta stesso.

Ora, abbiamo portato quella minuziosa attenzione a nuove altezze, collegando minuscoli granelli al posto della Terra nell’ambiente galattico.

Guardando verso l’universo

Su scala ancora più ampia, gli astrofisici cercano di comprendere l’universo e il nostro posto in esso. Usano le leggi della fisica per sviluppare modelli che descrivono le orbite degli oggetti astronomici.

Sebbene possiamo pensare alla superficie del pianeta come a qualcosa modellato da processi interamente all’interno della Terra stessa, il nostro pianeta ha indubbiamente sentito gli effetti del suo ambiente cosmico. Ciò include cambiamenti periodici nell’orbita terrestre, variazioni nell’emissione del Sole, lampi di raggi gamma e, naturalmente, impatti di meteoriti.

Basta guardare la Luna e la sua superficie butterata dovrebbe ricordarcelo, dato che la Terra è oltre 80 volte più massiccia del suo satellite grigio. In effetti, lavori recenti hanno sottolineato l’importanza degli impatti dei meteoriti nella produzione della crosta continentale sulla Terra, contribuendo a formare “semi” galleggianti sullo strato più esterno del nostro pianeta nella sua giovinezza.

Noi e il nostro team internazionale di colleghi abbiamo ora identificato un ritmo nella produzione di questa prima crosta continentale e il tempo indica un meccanismo di guida davvero grandioso. Questo lavoro è stato appena pubblicato sulla rivista Geology.

Il ritmo della produzione della crosta terrestre

Molte rocce sulla Terra si formano da magma fuso o semifuso. Questo magma è derivato direttamente dal mantello – lo strato prevalentemente solido ma che scorre lentamente sotto la crosta del pianeta – o dalla ricottura di frammenti ancora più antichi di crosta preesistente. Quando il magma liquido si raffredda, alla fine si congela in roccia solida.

Attraverso questo processo di raffreddamento di cristallizzazione del magma, i grani minerali crescono e possono intrappolare elementi come l’uranio che decadono nel tempo e producono una sorta di cronometro, registrando la loro età. Non solo, ma i cristalli possono anche intrappolare altri elementi che tracciano la composizione del loro magma genitoriale, come il modo in cui un cognome potrebbe tracciare la famiglia di una persona.

Con queste due informazioni – età e composizione – possiamo quindi ricostruire una sequenza temporale di produzione della crosta. Quindi, possiamo decodificare le sue frequenze principali, usando la magia matematica della trasformata di Fourier. Questo strumento fondamentalmente decodifica la frequenza degli eventi, proprio come riordinare gli ingredienti che sono entrati nel frullatore per una torta.

I nostri risultati di questo approccio suggeriscono un ritmo di circa 200 milioni di anni per la produzione di crosta sulla Terra primordiale.

Il nostro posto nel cosmo

Ma c’è un altro processo con un ritmo simile. Il nostro Sistema Solare e i quattro bracci a spirale della Via Lattea ruotano entrambi attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia, ma si muovono a velocità diverse.

I bracci a spirale orbitano a 210 chilometri al secondo, mentre il Sole sta accelerando a 240 km al secondo, il che significa che il nostro Sistema Solare sta navigando dentro e fuori le braccia della galassia. Puoi pensare ai bracci a spirale come regioni dense che rallentano il passaggio delle stelle proprio come un ingorgo, che si schiarisce solo più in basso lungo la strada (o attraverso il braccio).

Eventi geologici sull'orbita del sistema solare nella Via Lattea
Eventi geologici, inclusi i principali eventi di formazione della crosta evidenziati sul transito del Sistema Solare attraverso i bracci della spirale galattica. NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Ferito (immagine di sfondo)

Questo modello si traduce in circa 200 milioni di anni tra ogni ingresso che il nostro Sistema Solare fa in un braccio a spirale della galassia.

Quindi, sembra esserci una possibile connessione tra i tempi di produzione della crosta terrestre e il tempo necessario per orbitare attorno ai bracci della spirale galattica, ma perché?

Colpi dalla nuvola

Nei lontani confini del nostro Sistema Solare, si pensa che una nuvola di detriti rocciosi ghiacciati chiamata nuvola di Oort orbiti attorno al nostro Sole.

Poiché il Sistema Solare si sposta periodicamente in un braccio a spirale, si propone l’interazione tra esso e la nuvola di Oort per rimuovere il materiale dalla nuvola, inviandolo più vicino al Sistema Solare interno. Parte di questo materiale potrebbe persino colpire la Terra.

La Terra subisce impatti relativamente frequenti dai corpi rocciosi della fascia degli asteroidi, che arrivano in media a velocità di 15 km al secondo. Ma le comete espulse dalla nube di Oort arrivano molto più velocemente, in media 52 km al secondo.

Sosteniamo che sono questi impatti periodici ad alta energia che vengono tracciati dalla registrazione della produzione di crosta conservata in minuscoli granelli di minerali. Gli impatti della cometa scavano enormi volumi della superficie terrestre, portando allo scioglimento per decompressione del mantello, non troppo dissimile dal far scoppiare un tappo su una bottiglia prosecco.

Questa roccia fusa, arricchita di elementi leggeri come silicio, alluminio, sodio e potassio, galleggia efficacemente sul mantello più denso. Sebbene ci siano molti altri modi per generare la crosta continentale, è probabile che l’impatto sul nostro pianeta primordiale abbia formato semi galleggianti di crosta. Il magma prodotto dai successivi processi geologici aderirebbe a quei primi semi.

Portatori di sventura o giardinieri della vita terrestre?

La crosta continentale è vitale nella maggior parte dei cicli naturali della Terra: interagisce con acqua e ossigeno, formando nuovi prodotti alterati, ospitando la maggior parte dei metalli e del carbonio biologico.

I grandi impatti di meteoriti sono eventi catastrofici che possono cancellare la vita. Tuttavia, gli impatti potrebbero benissimo essere stati la chiave per lo sviluppo della crosta continentale su cui viviamo.

Con il recente passaggio di asteroidi interstellari attraverso il Sistema Solare, alcuni sono addirittura arrivati ​​a suggerire che traghettassero la vita attraverso il cosmo.

Comunque siamo arrivati ​​​​qui, è maestoso in una notte limpida alzare lo sguardo al cielo e vedere le stelle e la struttura che tracciano, e poi guardare in basso i tuoi piedi e sentire i grani minerali, la roccia e la crosta continentale sottostante – tutti collegati da un ritmo davvero grandioso.

Autore

Chris Kirkland, Università di Curtin, Phil Sutton, Università di Lincoln