La crosta grazie alla giusta miscela
Per la prima volta, gli scienziati dell'ETH sono riusciti a riprodurre la formazione della crosta continentale nell'Archeano utilizzando una simulazione al computer. Il modello aiuta a comprendere meglio i processi che hanno avuto luogo da tre a quattro miliardi di anni fa.
Il modo in cui si forma attualmente la crosta continentale può essere facilmente analizzato utilizzando il modello della tettonica a placche. Tuttavia, non è chiaro come la crosta continentale possa essersi formata nell'Archeano, cioè tre o quattro miliardi di anni fa, quando la tettonica a placche non esisteva ancora.
I geofisici guidati da Antoine Rozel, assistente in capo presso l'Istituto di geofisica dell'ETH di Zurigo, hanno presentato sulla rivista scientifica "Nature" un modello al computer che probabilmente alimenterà il dibattito scientifico. Con il loro modello sono riusciti a riprodurre per la prima volta l'origine della crosta continentale primitiva. Questa è stata una sfida particolare fino ad ora.
Venere o Io?
I ricercatori hanno utilizzato due spiegazioni opposte per il modello computerizzato: un approccio postula che il materiale crostale nell'Archeano si sia formato esclusivamente grazie al vulcanismo, come proposto per la luna di Giove Io. L'altro approccio, invece, ipotizza che la crosta si sia formata attraverso l'accumulo di magma rimasto caldo nella crosta, come i ricercatori ipotizzano per Venere.
Le simulazioni dei ricercatori del Fare all'ETH non sono riuscite a confermare nessuna delle due posizioni estreme: Né l'uno né l'altro approccio producono una crosta continentale composta come dovrebbe essere in base alle osservazioni sul campo.
Temperatura e pressione strettamente definite
"Le rocce della crosta continentale originaria potevano formarsi solo in condizioni di temperatura e pressione relativamente definite. In entrambe le varianti estreme, queste condizioni non sono presenti", spiega Rozel. "Se la nuova crosta si forma solo attraverso i vulcani, dove il magma sulla superficie terrestre si raffredda immediatamente, si forma una crosta troppo fredda. Al contrario, l'altro approccio rende la crosta più calda di quanto dovrebbe essere".
La situazione ideale, tuttavia, è quella in cui la crosta si forma grazie a un mix dei due meccanismi. Idealmente, circa il 30% della nuova crosta si forma attraverso il vulcanismo. In questo caso, si forma una composizione rocciosa simile a quella che si trova sulla costa occidentale della Groenlandia.
Bidimensionale, globale
Per poter calcolare il loro modello, tuttavia, i ricercatori hanno dovuto scendere a compromessi. Sebbene il loro modello sia globale, è solo bidimensionale. "Se volessimo un'alta risoluzione regionale e un modello tridimensionale, dovremmo calcolare su un supercomputer per almeno dieci anni", dice Rozel.
Nel loro modello, i ricercatori tengono conto di vari parametri come la temperatura, la pressione, il contenuto d'acqua della roccia e la sua viscosità. Per testare i parametri con valori diversi, i ricercatori hanno simulato i processi fino a 100 volte.
Riferimento alla letteratura
Rozel A, Golabek GJ, Jain C, Tackley PJ, Gerya T. La formazione della crosta continentale sulla Terra primitiva è controllata dal magmatismo intrusivo. Natura, AOP 9th Maggio 2017. doi: pagina esterna10.1038/nature22042