La Terra è un pianeta unico in più di un modo. Una delle sue peculiarità è la presenza di un guscio crostale suddiviso in due grandi unità geologiche: crosta oceanica e crosta continentale. La formazione dei continenti ha rappresentato anche un anello cruciale nell’evoluzione della vita, fornendo una varietà di nicchie ecologiche, sia nel dominio marino poco profondo al confine con le coste, sia nel dominio terrestre.

Questa crosta continentale differisce dalla crosta oceanica per la sua composizione molto ricca MetalliMetalli Silicati. Ma i processi che hanno portato alla loro emersione da un oceano di magma primordiale sono ancora oggetto di dibattito. Ma sappiamo, grazie allo studio dei cratoni, queste regioni continentali più antiche della Terra, che questa crosta continentale iniziò a formarsi tra 3 e 2,5 miliardi di anni fa.

Cratoni, questi nuclei continentali che hanno permesso la formazione dei continenti

Oltre a contenere le rocce più antiche della Terra, i cratoni presentano altre caratteristiche rispetto al resto della crosta continentale. In queste aree, LitosferaLitosfera (corteccia e cappottocappotto superiore) è molto spessa, 150 km o più, mentre il valore medio della litosfera continentale classica è di 100 km. La crosta del granito è ricca anche di alcuni elementi come l’oro, PlatinoPlatino E il LitioLitioMa ancheUranioUranio (sh), TorioTorio (w) f PotassioPotassio (k) Ha tre componenti IsotopiIsotopi Materiali radioattivi la cui abbondanza e attività sono sufficienti a produrre a CaloreCalore Radioattività significativa.

Notiamo però che questi tre elementi sono particolarmente presenti nella crosta superiore ed in percentuale molto minore in quella inferiore. Questa differenziazione fa sì che i livelli più profondi dei cratoni siano piuttosto freddi, il che ha l’effetto di rafforzare la litosfera cratonale, rendendola molto resistente alla deformazione tettonica. In effetti, i cratoni sembrano essere “nuclei” molto stabili che hanno subito una deformazione relativamente piccola nel corso del tempo geologico.

Tuttavia, fu questa stabilizzazione dei primi continenti che permise la crescita della crosta continentale. Questa fase di differenziazione crostale, cioè l’accumulo di elementi che producono calore radiante nella parte superiore, sembra essere stata un momento chiave nella formazione dei primi continenti, consentendone la stabilizzazione. Il modo in cui ciò sia accaduto è ancora poco compreso.

Quali sono i meccanismi alla base della differenziazione della corteccia?

Diverse ipotesi sono state proposte in studi precedenti per spiegare la produzione di questo GranitoGranito Il Neoarcheano è ricco di uranio, torio e potassio, da Fusione parzialeFusione parziale Da crosta preesistente. Questi tre elementi sono in realtà i cosiddetti elementi incompatibili, cioè si accumulano preferenzialmente nella fase liquidoliquido Durante un episodio di fusione parziale. Pertanto, la maggior parte dei modelli si basava sul riscaldamento della base della crosta seguendo diversi meccanismi (colonna del mantellocolonna del mantelloInstabilità convettiva nel mantello…). La creazione di questo granito ha preceduto significativamente l’emergere dei primi continenti. Scenari che, pur rispondendo a molte osservazioni, pongono un problema, perché avrebbero portato all’erosione termica della Terra. Radice corticaleRadice corticaleIl che porta alla sua distruzione. In questo caso siamo lontani dall’effetto di stabilizzazione atteso.

L’erosione delle rocce e la tettonica a placche sono l’origine dei cratoni?

In un nuovo articolo pubblicato su revisione naturaJesse Remink e Andrew Smay dell’Università della Pennsylvania raccontano una storia diversa. Hanno dimostrato che l’alterazione delle rocce, attraverso l’esposizione della crosta preesistente, può effettivamente portare a una concentrazione di questi elementi produttori di calore nella crosta superiore, consentendo la formazione di una radice spessa e fresca molto resistente alla formazione di croste.

Dalla crosta primaria instabile, ventiventipioggia e Reazioni chimicheReazioni chimiche Con ingredientiAtmosferaAtmosfera Quindi è stato prodotto SedimentiSedimenti E il argillaargilla Che verranno poi trasportati dai fiumi fino al mare, dove avranno formato depositi sedimentari ricchi di U, Th e K. movimentimovimenti La tettonica fece poi il resto del lavoro, seppellendo questi sedimenti “caldi” all’interno della crosta, soprattutto durante i periodi di collisione.

Questa concentrazione di elementi radioattivi può quindi riscaldare la crosta inferiore, provocando lo scioglimento parziale delle rocce. Così il magma prodotto, meno denso di quello circostante e ricco degli elementi incompatibili U, Th e K, ha cominciato a risalire verso la crosta superiore, trasportando questi elementi dalla base alla sommità della crosta e lavorando gradualmente nel corso di milioni di anni, questa fase critica della differenziazione cratoniana.

I cratoni si sono formati circa 3 miliardi di anni fa, quindi questo nuovo modello suggerisce l’emergere dei “protocontinenti” molto presto nella storia della Terra. I ricercatori spiegano inoltre che una delle chiavi dell’abitabilità della Terra si trova anche nella produzione e deposizione di questi depositi ricchi di elementi radioattivi che rilasciano calore. Questi processi hanno certamente creato ambienti favorevoli allo sviluppo della vita ai margini di questi proto-continenti.