Scoperta sulla formazione della Terra risolve il mistero del piombo mancante

E’ diffusa l’idea che la Terra abbia avuto un’origine violenta: circa 4,5 miliardi di anni fa, un turbine di gas e polveri  in un disco intorno al Sole si è addensato in ammassi rocciosi formando asteroidi. Questi asteroidi, acquistando slancio, vorticavano intorno al sistema solare nascente, scontrandosi più volte l’uno con l’altro e creando corpi sempre più grandi, che alla fine si sono raffreddati per  formare i pianeti.

Innumerevoli teorie, simulazioni e osservazioni geologiche supportano questo scenario. Ma resta un mistero: se la Terra nasce dalla collisione di asteroidi, la sua composizione dovrebbe essere simile a quella dei meteoriti, le piccole particelle che si staccano dagli asteroidi.

Tuttavia, fino ad oggi, gli scienziati hanno scoperto che qualcosa non torna:  il mantello terrestre – lo strato fra la crosta del pianeta e il nucleo – manca di una quantità di piombo trovato nei meteoriti analizzati dopo l’impatto con la Terra.

Gran parte della Terra è composta da rocce con un elevato contenuto di uranio e piombo (l’uranio decade naturalmente in piombo nel corso del tempo). Ma secondo le teorie standard della evoluzione planetaria, la Terra dovrebbe nascondere un serbatoio in cui ci sia uranio non trasformatosi in piombo, che corrisponda alla composizione di meteoriti. Ma niente del genere è stato ancora scoperto.

Ora i ricercatori del Dipartimento di Scienze della Terra, Atmosferiche e Planetarie del MIT hanno identificato un “flusso nascosto” di materiale nel mantello terrestre che renderebbe la composizione complessiva del pianeta molto più simile a quella dei meteoriti. Può accadere che, con lo slittamento delle placche, del materiale salga attraverso i vulcani fino alla superficie terrestre. Secondo le osservazioni e calcoli i ricercatori del MIT , però,  fino al 70 per cento di questo magma che sale cristallizza in roccia densa – ricanendo nel mantello, dove rimane relativamente indisturbato. 

“Ora che conosciamo la composizione di questo flusso, possiamo calcolare che ve ne  siano tonnellate che dalla crosta vanno nel mantello, per cui è probabilmente un serbatoio importante”, spiega Oliver Jagoutz, un assistente professore di geologia al MIT. “Questo fatto ha molte implicazioni per la comprensione di come la Terra si è evoluta nel corso della storia.”

Misurare la composizione del materiale che cade nel mantello è un compito quasi impossibile. Jagoutz stima che queste rocce dense si formerebbero ad una profondità di 40-50 chilometri sotto la superficie, al di là della portata di tecniche di campionamento convenzionali.

Ma esiste un posto sulla terra dove la crosta e il mantello sono raggiungibili: una regione del Pakistan settentrionale chiamata Arco del Kohistan. Quaranta milioni di anni fa, questo arco insulare è stato schiacciato tra l’India e l’Asia a causa della collisione di due placche.

Per questo “ora abbiamo una sezione trasversale della transizione tra mantello e crosta. Questo è l’unico posto al mondo dove questo è visibile.”

Jagoutz ha raccolto rocce da varie parti della crosta e del mantello e ne ha analizzato la densità e la composizione, scoprendo che alcune erano di “densità-instabile” – molto più dense del mantello. Queste rocce dense potrebbero potenzialmente affondare nel mantello, creando una riserva nascosta.

I ricercatori hanno misurato la composizione delle rocce, e hanno scoperto che le rocce più dense contenevano molto più uranio – esattamente ciò che si prevedeva per il serbatoio di materiale mancante. 

Jagoutz e Schmidt  hanno scoperto che il 70 per cento del magma che sale dal mantello deve ricadere. L’applicazione di questa statistica ad altri archi insulari del mondo ha rivelato che la quantità di materiale caduto nel mantello è uguale a livello globale, una scoperta che suggerisce che la Terra si sia effettivamente formata dalla collisione di meteoriti.