Come si sono formati i continenti della Terra? La teoria principale potrebbe essere in dubbio

Dec 21, 2023

La nuova ricerca alla fine pone più domande che risposte.

Gli scienziati hanno eliminato una possibile origine dei continenti della Terra.

Nonostante l’importanza dei continenti della Terra, gli enormi pezzi della crosta del pianeta che dividono i suoi oceani, si sa molto poco su cosa abbia dato origine a queste grandi masse continentali che rendono il nostro pianeta unico nel sistema solare e svolgono un ruolo chiave nel permettergli di ospitare vita.

Per anni, gli scienziati hanno teorizzato che la cristallizzazione del granato nel magma sotto i vulcani fosse responsabile della rimozione del ferro dalla crosta terrestre, consentendo alla crosta di rimanere galleggiante nei mari del pianeta. Ora, una nuova ricerca sta mettendo in discussione questa teoria, costringendo geologi e scienziati planetari a riconsiderare il modo in cui questo ferro potrebbe essere stato rimosso dal materiale che andrebbe a formare i continenti che vediamo oggi sulla Terra.

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La crosta della Terra, il guscio esterno del pianeta, è divisa in due categorie approssimative: la crosta continentale più vecchia e più spessa; e la crosta oceanica più giovane e più densa. La nuova crosta continentale si forma quando i suoi elementi costitutivi vengono passati alla superficie terrestre dai vulcani dell'arco continentale. Questi si trovano in parti del globo dove le placche oceaniche affondano sotto le placche continentali, regioni chiamate zone di subduzione.

La distinzione tra croste continentali secche e croste oceaniche di acque profonde è la mancanza di ferro nella crosta continentale. Ciò significa che le croste continentali sono galleggianti e si sollevano sopra il livello del mare per formare le masse di terraferma che rendono possibile la vita terrestre.

Si è ipotizzato che i bassi livelli di ferro presenti nella crosta continentale siano il risultato della cristallizzazione del granato nei magmi sotto questi vulcani dell'arco continentale. Questo processo rimuove il ferro non ossidato dalle placche terrestri, impoverendo anche il ferro dal magma fuso, lasciandolo quindi più ossidato mentre forma la crosta continentale.

Un team di ricercatori guidato dalla professoressa assistente della Cornell University Meghan Holycross e dalla geologa dello Smithsonian National Museum of Natural History Elizabeth Cottrell ha migliorato la comprensione dei continenti avviando test e infine eliminando questa ipotesi formulata per la prima volta nel 2018.

"Sono necessarie pressioni elevate per rendere stabile il granato, e trovi questo magma a basso contenuto di ferro in luoghi dove la crosta non è così spessa e quindi la pressione non è molto alta", ha detto Cottrell in un comunicato, aggiungendo che il team era scettico sulla cristallizzazione del granato come spiegazione della galleggiabilità della crosta continentale.

Per testare la teoria del granato, il team ha ricreato l'enorme pressione e calore riscontrati sotto i vulcani dell'arco continentale utilizzando presse pistone-cilindro situate presso il Laboratorio ad alta pressione dello Smithsonian Museum e presso la Cornell University. Questi pistoni delle dimensioni di un mini-frigorifero composti da acciaio e carburo di tungsteno possono indurre pressioni massicce su minuscoli campioni di roccia mentre vengono contemporaneamente riscaldati da una fornace cilindrica circostante.

Le pressioni indotte erano equivalenti da 15.000 a 30.000 volte quelle create dall'atmosfera terrestre e le temperature generate erano comprese tra circa 1.740 e 2.250 gradi Fahrenheit (da 950 a 1.230 gradi Celsius), abbastanza calde da sciogliere la roccia.

In una serie di 13 diversi test di laboratorio eseguiti dal team, Cottrell e Holycross hanno coltivato campioni di granato da roccia fusa sotto pressioni e temperature che imitavano le condizioni all'interno delle camere magmatiche nelle profondità della crosta terrestre.

Questi granati coltivati ​​in laboratorio sono stati analizzati utilizzando la spettroscopia di assorbimento dei raggi X che può rivelare la composizione degli oggetti in base al modo in cui assorbono i raggi X. I risultati sono stati confrontati con granati con concentrazioni note di ferro ossidato e non ossidato.

Ciò ha rivelato che i granati cresciuti da rocce in condizioni simili all’interno della Terra non assorbivano abbastanza ferro non ossidato per spiegare i livelli di impoverimento e ossidazione del ferro osservati nei magmi che formano la crosta continentale.

"Questi risultati rendono il modello di cristallizzazione del granato una spiegazione estremamente improbabile del motivo per cui i magmi dei vulcani dell'arco continentale sono ossidati e impoveriti di ferro", ha detto Cottrell. "È più probabile che le condizioni nel mantello terrestre al di sotto della crosta continentale stiano creando queste condizioni ossidate."