Gli scienziati hanno eliminato una possibile origine per i continenti della Terra.
Nonostante l’importanza dei continenti terrestri e degli enormi pezzi di crosta planetaria che ne dividono gli oceani, poco si sa su cosa abbia dato origine a queste grandi masse terrestri che rendono il nostro pianeta unico nel sistema solare e svolgono un ruolo importante nel permettergli di ospitare vita.
Per anni, gli scienziati hanno ipotizzato che la cristallizzazione dell’opale nel magma sotto i vulcani fosse responsabile della rimozione del ferro dalla crosta terrestre, consentendo alla crosta di rimanere a galla nei mari del pianeta. Ora, una nuova ricerca sfida questa teoria, costringendo geologi e scienziati planetari a ripensare a come rimuovere questo ferro dai materiali che andranno a formare i continenti che vediamo oggi sulla Terra.
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La crosta terrestre, il guscio esterno del pianeta, rientra in due categorie grossolane: la crosta continentale più antica e più spessa; e la crosta oceanica più giovane e più densa. La nuova crosta continentale si forma quando i suoi elementi costitutivi vengono trasferiti sulla superficie terrestre dai vulcani ad arco continentale. Questi si trovano in parti del globo dove le placche oceaniche affondano sotto le placche continentali, aree chiamate zone di subduzione.
La differenza 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 innalzano sopra il livello del mare, formando le masse di terraferma che rendono possibile la vita terrestre.
Si ipotizza che i bassi livelli di ferro trovati nella crosta continentale derivino dalla cristallizzazione dei granati nel magma sotto questi vulcani ad arco. Questo processo rimuove il ferro non ossidato dalle placche terrestri, mentre esaurisce anche il ferro dal magma fuso facendolo diventare più ossidato man mano che forma la crosta continentale.
Un team di ricercatori guidato dalla professoressa assistente della Cornell University Megan Holy Cross e geoscienziata dello Smithsonian National Museum of Natural History Elizabeth Cottrell ha migliorato la comprensione dei continenti proponendosi di testare e sfatare questa ipotesi formulata per la prima volta nel 2018.
Cottrell ha detto nel libro lancio (Si apre in una nuova scheda)aggiungendo che il team era scettico sulla cristallizzazione del granato come spiegazione per la galleggiabilità della crosta continentale.
Crea condizioni difficili da terra in laboratorio
Per testare la teoria del granato, il team ha ricreato l’enorme pressione e il calore che si trovano sotto i vulcani ad arco continentale utilizzando rastrelli a pistone-cilindro ospitati nello Smithsonian Museum. Laboratorio ad alta pressione (Si apre in una nuova scheda) E alla Cornell University. Composte da acciaio e carburo di tungsteno, queste presse compatte possono applicare enormi pressioni a minuscoli campioni di roccia mentre vengono simultaneamente riscaldate da un forno cilindrico circostante.
Le pressioni generate erano da 15.000 a 30.000 volte quelle dell’atmosfera terrestre e le temperature generate erano comprese tra 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 condotti dal team, Cottrell e Holicros hanno coltivato campioni di granato di roccia fusa a pressioni e temperature che simulavano le condizioni all’interno delle camere magmatiche in profondità nella crosta terrestre.
Questi granati coltivati in laboratorio sono stati analizzati utilizzando la spettroscopia di assorbimento dei raggi X che può rivelare la composizione dei corpi in base a come assorbono i raggi X. I risultati sono stati confrontati con il granato con concentrazioni note di ferro ossidato e non ossidato.
Ciò ha rivelato che il calcedonio che cresce dalla roccia in condizioni simili al sottosuolo non assorbe abbastanza ferro non ossidato per spiegare i livelli di impoverimento e ossidazione del ferro osservati nel magma che costituisce la crosta continentale.
“Questi risultati rendono il modello del cristallo di granato una spiegazione molto improbabile del motivo per cui il magma dei vulcani continentali è ossidato e il ferro è esaurito”, ha detto Cottrell. “È probabile che le condizioni nel mantello terrestre sotto la crosta continentale creino queste condizioni ossidative”.
Il geologo ha aggiunto che ciò che i risultati del team non possono attualmente fare è fornire un’ipotesi alternativa per spiegare la formazione della crosta continentale, il che significa che i risultati alla fine sollevano più domande di quante ne risolvano.
“Qual è l’azione di un ferro ossidante o impoverito?” chiese Cottrel. “Se l’agata non si sta cristallizzando nella crosta ed è qualcosa che ha a che fare con il modo in cui il magma è uscito dal mantello, cosa sta succedendo nel mantello? Come sono state modificate le loro composizioni?”
È difficile rispondere a queste domande, ma Cottrell sta attualmente guidando i ricercatori della Smithsonian Institution che stanno studiando l’idea che lo zolfo ossidato causi l’ossidazione del ferro sotto la superficie terrestre.
La ricerca del team è stata pubblicata giovedì (4 maggio) sulla rivista Scienze. (Si apre in una nuova scheda)
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