Testimonianze dai primi giorni della Terra

Qual è esattamente la composizione della Terra in profondità? Gli scienziati della Terra stanno cercando di rispondere a questa domanda utilizzando metodi sofisticati. Con l'aiuto delle onde sismiche, ad esempio, ricostruiscono le strutture dell'interno della Terra, consentendo di trarre conclusioni sulla dinamica di ciò che sta accadendo e quindi, indirettamente, sulla composizione delle rocce.

In alcuni luoghi, ci sono anche testimonianze sulla superficie terrestre che forniscono informazioni dirette sul mantello profondo. Per esempio, dai dati sismici sopra citati sappiamo che il materiale lavico di alcune isole vulcaniche come le Hawaii deve provenire da profondità molto elevate. Chi siamo, in un lungo periodo di tempo, ha risalito la superficie terrestre come una bolla calda dalle zone più basse del mantello terrestre, vicino al confine con il nucleo della Terra.

La combinazione aiuta

L'analisi chimica di queste rocce vulcaniche permette di trarre conclusioni sulla struttura del mantello terrestre. Ma c'è un problema: le isole vulcaniche più antiche hanno solo 150 milioni di anni, quindi sono ancora relativamente giovani. Se si vuole usare queste rocce da sole per tracciare lo sviluppo del mantello profondo della Terra negli ultimi 4,5 miliardi di anni, non si andrà molto lontano.

Fortunatamente, esiste un'altra fonte che fa luce sulla questione: anche le cosiddette kimberliti provengono per la maggior parte dagli strati più bassi del mantello terrestre. E sono molto più antiche dei basalti delle isole vulcaniche. Le kimberliti più antiche hanno più di 2 miliardi di anni e si trovano principalmente nei vecchi nuclei dei continenti.

Emivite molto lunghe

Il borsista del FNS Andrea Giuliani e il ricercatore post-dottorando Angus Fitzpayne del Dipartimento di Scienze Terrestri, insieme a colleghi statunitensi e australiani, hanno ora raccolto dati sulla composizione delle kimberliti e li hanno integrati con i propri dati di misurazione. Gli scienziati si sono concentrati sugli isotopi dei tre elementi stronzio, neodimio e afnio. Questi tre elementi permettono di ricostruire la composizione del materiale originario di queste rocce durante l'intera storia della Terra, poiché gli isotopi radioattivi di questi elementi hanno emivite molto lunghe.

Giuliani e i suoi colleghi hanno potuto utilizzare i dati per dimostrare che le kimberliti e i basalti delle isole vulcaniche hanno lo stesso materiale di partenza. Sono stati anche in grado di chiarire una questione su cui i geologi sono stati a lungo in disaccordo. Mentre alcuni geologi ipotizzano che si tratti di materiale antico, proveniente dagli albori della Terra, altri ritengono che questo materiale si sia formato solo in un secondo momento, a seguito di sconvolgimenti nel mantello terrestre.

Somiglianza con le meteoriti condritiche

Sulla base dei dati, i ricercatori hanno estrapolato la composizione isotopica delle rocce analizzate 4,5 miliardi di anni fa. Sono giunti alla conclusione che il materiale originario delle rocce doveva avere una composizione simile a quella dei meteoriti condritici da cui si è formata la Terra. Ciò significa che nella parte più bassa del mantello terrestre c'è in realtà materiale immutato dai primi giorni della Terra.

Giuliani ammette che i risultati recentemente pubblicati sulla rivista pagina esternaPNAS sono stati pubblicati sono ancora alquanto speculativi. "Le rocce più antiche che abbiamo considerato hanno circa 2 miliardi di anni", spiega. "In una prossima fase, il ricercatore vorrebbe includere nella sua analisi altre kimberliti e altri tipi di rocce più antiche, per affinare ulteriormente il nostro quadro del mantello inferiore della Terra.