Prime rocce terrestri
circa 4,4 miliardi di anni fa Jack Hills, Australia occidentale
In breve
Minuscoli cristalli di zircone trovati a Jack Hills, in Australia, hanno circa 4,4 miliardi di anni. Sono sopravvissuti anche se le rocce che li contenevano sono state trasformate o distrutte. La loro composizione offre indizi sulla crosta e sull'acqua della Terra giovanissima.
Perché è importante Sono alcune delle testimonianze materiali più antiche conservate dal nostro pianeta.
Fonte: Università del Wisconsin-Madison, «Oldest bit of crust firms up idea of a cool early Earth»

Scheda per studiare circa 5 minuti di lettura
Il racconto
Cercare un sasso che ricordi tutto
Immagina di dover scoprire com'era la tua città mille anni fa, ma di avere solo pochi frammenti di mattone sparsi qua e là. Gli scienziati che studiano la Terra appena nata sono nella stessa situazione. Il pianeta è un luogo in continuo cambiamento: i continenti si muovono, le rocce sprofondano nel mantello e si fondono, i vulcani ne portano fuori di nuove, la pioggia e il vento consumano le montagne. Per questo, delle rocce dei primi 500 milioni di anni di vita della Terra non è rimasto quasi nulla.
Tra le rocce più antiche conosciute oggi in un unico pezzo c'è lo gneiss di Acasta, nel nord del Canada, di circa 4 miliardi di anni (per alcuni studi la cintura di Nuvvuagittuq, sempre in Canada, è ancora più vecchia, ma la sua età è discussa). Ma esistono frammenti ancora più vecchi: minuscoli cristalli, grandi meno di un millimetro, trovati nelle colline di Jack Hills, nell'Australia occidentale. Sono cristalli di zircone, un minerale che si forma dal magma, e hanno circa 4,4 miliardi di anni.
Lo zircone: una capsula del tempo
Lo zircone è uno dei materiali più resistenti della natura. Quando si forma, nella sua struttura entra un po' di uranio, ma non il piombo. Nel tempo l'uranio, che è radioattivo, si trasforma lentamente in piombo, a un ritmo che gli scienziati conoscono con precisione. Misurando quanto uranio e quanto piombo ci sono in un cristallo, si ricava quanto tempo è passato da quando si è formato, come con una clessidra. Il cristallo resiste al calore, agli urti e perfino alle trasformazioni chimiche: spesso sopravvive anche quando la roccia che lo conteneva viene distrutta.
Gli zirconi di Jack Hills non si trovano nella roccia in cui sono nati. Sono granelli che l'acqua portò altrove, miliardi di anni fa, e che finirono intrappolati in sabbie che poi si trasformarono in una roccia chiamata conglomerato. Questa roccia ha circa 3 miliardi di anni, ma i granelli al suo interno sono molto più vecchi. Il più antico è stato datato nel 2001 da un gruppo di ricercatori guidati da Simon Wilde, dell'Università Curtin in Australia, che trovò l'età di circa 4,4 miliardi di anni, cioè solo 150 milioni di anni dopo la formazione della Terra. Nel 2014 un altro gruppo, guidato da John Valley dell'Università del Wisconsin, ha ripetuto la misura con tecniche molto precise e ha confermato che il cristallo ha 4,4 miliardi di anni.
Che cosa ci raccontano
Non sono soltanto un'età. Ogni cristallo porta con sé indizi sul luogo in cui è nato. Nello zircone di Wilde e colleghi la quantità di certi tipi di ossigeno indica che il magma da cui si formò aveva a che fare con rocce che avevano interagito con acqua liquida. Se è così, già 4,4 miliardi di anni fa sulla Terra c'era una crosta solida e c'era acqua sulla superficie. Questo ha cambiato l'immagine che gli scienziati avevano del pianeta appena nato: non solo un inferno di lava, ma un mondo forse più fresco di quanto si pensasse.
Come sempre in scienza, la conclusione è una conclusione prudente. Qualche ricercatore discute l'interpretazione dell'ossigeno e la data di alcune fasi, e studia se la crosta fosse sottile e instabile, ricoperta da oceani poco profondi. Quello che è certo è che questi granelli sono tra le cose più antiche mai toccate dall'uomo, e che sono più giovani soltanto dei meteoriti e delle rocce portate dalla Luna.
Una collina e tanta pazienza
Jack Hills è una catena di basse colline nella regione di Murchison, nel deserto dell'Australia occidentale. Per trovare i cristalli, i geologi raccolgono rocce, le frantumano e separano i minerali pesanti, poi guardano ogni granello al microscopio. Su centinaia di migliaia di granelli, solo una piccola parte ha più di 4 miliardi di anni. Servono occhio, pazienza e strumenti come lo spettrometro di massa a ioni, che può analizzare un cristallo grande come la punta di uno spillo, senza distruggerlo del tutto.
Perché successe
Le rocce dei primi tempi sono scomparse perché la Terra è un pianeta vivo. Le placche tettoniche si muovono e le rocce della crosta, tirate giù nel mantello, si fondono e diventano rocce nuove. Anche l'erosione, cioè il lavoro di acqua, vento e ghiaccio, le riduce in sabbia e fango. In miliardi di anni è un processo quasi completo.
Alcuni materiali però riescono a sopravvivere. Lo zircone è durissimo e il suo reticolo cristallino non lascia entrare il piombo, quindi l'orologio dell'uranio resta affidabile. È per questo che i granelli di zircone sono diventati il principale strumento per datare le rocce più antiche.
Il caso ha fatto il resto: alcuni granelli antichi furono trasportati dall'acqua e protetti in un conglomerato, e solo quella roccia a Jack Hills è rimasta in superficie per essere scoperta.
Cosa cambiò
Gli zirconi di Jack Hills hanno cambiato la storia che si racconta sulla Terra primitiva. Prima si pensava che nei primi 500 milioni di anni il pianeta fosse un luogo infernale, colpito da asteroidi e coperto di magma. Oggi molti scienziati pensano che la crosta e gli oceani siano apparsi presto e che il pianeta potesse essere più ospitale di quanto si credesse.
Questo ha riaperto la domanda su quando sia nata la vita. Se acqua liquida e crosta c'erano già 4,4 miliardi di anni fa, la vita avrebbe avuto più tempo per cominciare. Alcuni ricercatori hanno studiato il carbonio racchiuso in uno zircone di Jack Hills, per cercare tracce chimiche di organismi viventi, ma quelle prove sono molto discusse.
I metodi per datare i granelli sono usati ogni giorno per studiare i continenti, le montagne e i meteoriti. Lo stesso principio, uranio che diventa piombo, serve per datare le rocce di tutto il mondo e per costruire la scala del tempo geologico che usiamo in tutta questa era.
Persone e luoghi chiave
Persone
- Simon Wilde
- Geologo australiano dell'Università Curtin (Perth). Nel 2001 guidò il gruppo che datò lo zircone di 4,4 miliardi di anni.
- John Valley
- Geologo americano dell'Università del Wisconsin. Nel 2014 confermò l'età di 4,4 miliardi di anni con una tecnica che conta gli atomi di piombo uno a uno.
- Clair Patterson
- Geochimico americano che per primo, con il piombo, misurò con precisione l'età della Terra.
Luoghi
- Jack Hills, Australia occidentale
- Basse colline nella regione di Murchison, dove si trovano gli zirconi più antichi conosciuti.
- Acasta, Territori del Nord-Ovest (Canada)
- Qui affiorano gli gneiss di Acasta, tra le rocce più antiche conservate in un unico blocco, con circa 4 miliardi di anni.
- Università Curtin, Perth
- Il laboratorio dove i geologi misurano l'età dei cristalli con uno strumento chiamato SHRIMP.
Da sapere
- Lo strumento usato per datare lo zircone si chiama SHRIMP, che in inglese vuol dire «gambero», ma è l'abbreviazione di un lungo nome tecnico.
- I cristalli di zircone di Jack Hills sono più piccoli di un millimetro: per cercarli servono microscopi e molte settimane di lavoro.
- L'uranio-238 dimezza la sua quantità ogni 4,5 miliardi di anni circa, un tempo quasi uguale all'età della Terra: per questo è l'orologio ideale per le rocce più antiche.
- Lo zircone è anche una pietra preziosa: i suoi cristalli trasparenti si usano nei gioielli, e non vanno confusi con la «zirconia cubica», un materiale artificiale.
- Per decidere se un cristallo è antico o no, i ricercatori ne guardano l'interno con una luce speciale, che mostra anelli di crescita come quelli di un albero.
Per approfondire
- Wikipedia, «Jack Hills» it.wikipedia.org
- Wikipedia, «Zircone» it.wikipedia.org
- Wikipedia, «Storia della Terra» it.wikipedia.org
- Treccani, voce «Terra» treccani.it
Eventi collegati
- Nascita della Terracirca 4,5 miliardi di anni fa · La Terra prima di noiLa Terra si era formata solo 150 milioni di anni prima del cristallo più antico.
- Primi oceanicirca 4,3 miliardi di anni fa · La Terra prima di noiGli zirconi suggeriscono che acqua liquida e oceani apparvero molto presto.
- Prime forme di vitacirca 3,5 miliardi di anni fa · La Terra prima di noiCon acqua e crosta stabili la vita ebbe un luogo dove cominciare.
- Formazione della Lunacirca 4,5 miliardi di anni fa · La Terra prima di noiLe rocce della Luna sono le sole altre testimonianze così antiche.
Prima e dopo, nell'era «La Terra prima di noi»
Evento 7 di 25
PrimaBig Bangcirca 13,8 miliardi di anni fa
PrimaPrime stellecirca 13,5 miliardi di anni fa
PrimaNascita della Via Latteacirca 13 miliardi di anni fa
PrimaFormazione del Sistema solarecirca 4,6 miliardi di anni fa
PrimaNascita della Terracirca 4,5 miliardi di anni fa
PrimaFormazione della Lunacirca 4,5 miliardi di anni fa
Sei quiPrime rocce terrestricirca 4,4 miliardi di anni fa
DopoPrimi oceanicirca 4,3 miliardi di anni fa
DopoPrime forme di vitacirca 3,5 miliardi di anni fa
DopoFotosintesi dei cianobattericirca 2,7 miliardi di anni fa
DopoGrande ossidazionecirca 2,4 miliardi di anni fa
DopoPrime cellule complessecirca 1,8 miliardi di anni fa
DopoPrimi organismi pluricellularicirca 1 miliardo di anni fa
DopoFauna di Ediacaracirca 555 milioni di anni fa
DopoEsplosione cambrianacirca 539 milioni di anni fa
DopoPrime piante sulla terrafermacirca 475 milioni di anni fa
DopoPrimi pesci con mascellecirca 440 milioni di anni fa
DopoPrimi insetticirca 400 milioni di anni fa
DopoPrimi anfibicirca 375 milioni di anni fa
DopoForeste del Carboniferocirca 320 milioni di anni fa
DopoGrande estinzione permianacirca 252 milioni di anni fa
DopoPrimi dinosauricirca 230 milioni di anni fa
DopoPrimi mammifericirca 225 milioni di anni fa
DopoPrimi uccellicirca 150 milioni di anni fa
DopoEstinzione dei dinosauri non aviaricirca 66 milioni di anni fa
Ascolta / Leggi anche
- Musica per leggere: Cinematic JourneyMusica epica da film, senza parole, di Ciro Simone IrmiciSpotifyYouTube Music
Cosa succedeva altrove nello stesso periodo
Altri eventi dell'era «La Terra prima di noi»
- Big Bang
- Prime stelle
- Nascita della Via Lattea
- Formazione del Sistema solare
- Nascita della Terra
- Formazione della Luna
- Primi oceani
- Prime forme di vita
- Fotosintesi dei cianobatteri
- Grande ossidazione
- Prime cellule complesse
- Primi organismi pluricellulari
- Fauna di Ediacara
- Esplosione cambriana
- Prime piante sulla terraferma
- Primi pesci con mascelle
- Primi insetti
- Primi anfibi
- Foreste del Carbonifero
- Grande estinzione permiana
- Primi dinosauri
- Primi mammiferi
- Primi uccelli
- Estinzione dei dinosauri non aviari