Capitolo sconosciuto della storia: identificate le rocce più antiche della Terra

Una nuova ricerca dimostra che il sito geologico contiene i frammenti più antichi conosciuti della crosta terrestre, risalenti a 4,16 miliardi di anni fa. È l'unica roccia ritrovata risalente al primo dei quattro periodi geologici della storia del nostro pianeta: l'Adeano, iniziato 4,6 miliardi di anni fa, quando il mondo era caldo, turbolento e infernale.

"Le rocce sono i libri dei geologi... La cintura di rocce verdi di Nuvvuagittuq occuperà almeno una pagina di quel libro, ed è per questo che è così importante", ha affermato il geologo Jonathan O'Neill, autore dello studio pubblicato sulla rivista Science.

La cintura di roccia verde di Nuvvuagittuq è stata datata più volte da diversi team di ricerca, con risultati molto divergenti, riporta la CNN. La maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che la roccia abbia almeno 3,75 miliardi di anni, ma questo non la rende la roccia più antica della Terra.

Si ritiene che il Complesso di Gneiss di Acasta, un gruppo di rocce esposte lungo un fiume a circa 300 chilometri a nord di Yellowknife, nel Canada nord-occidentale, sia la formazione geologica più antica del pianeta. Le rocce hanno chiaramente 4,03 miliardi di anni, segnando il confine tra l'era Adeana e il capitolo successivo della storia della Terra, l'Archeano. (Esistono rocce più antiche sul pianeta – ma non sul pianeta stesso – che non sono in discussione: alcuni meteoriti sono stati datati a 4,5 miliardi di anni fa, osserva la CNN.)

Un controverso articolo del 2008, scritto in collaborazione con O'Neill, che studia il sito da quando era dottorando, affermava che la cintura di rocce verdi di Nuvvuagittuq avesse 4,3 miliardi di anni; tuttavia, altri geologi hanno contestato i limiti dei metodi di datazione e l'interpretazione dei dati. In questo ultimo articolo, O'Neill, ora professore associato presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente dell'Università di Ottawa, mira a dimostrare che i suoi critici si sbagliano.

La datazione delle rocce avviene mediante metodi radiometrici, che sfruttano il decadimento radioattivo naturale e spontaneo di alcuni elementi presenti nella roccia, che agisce come una sorta di orologio.

O'Neill usa l'analogia di una clessidra: immagina di contare i granelli di sabbia in alto (gli elementi radioattivi) e in basso (gli elementi che si formano attraverso il decadimento radioattivo). Conoscere la velocità con cui si muovono i granelli (che riflette il tasso di decadimento) permette agli scienziati di datare le rocce. Alcuni di questi orologi radiometrici sono robusti e possono resistere alle alte temperature e pressioni a cui la crosta terrestre è stata sottoposta nel corso dei secoli, mentre altri sono più sensibili a questi processi.

Il modo più semplice per datare rocce molto antiche è utilizzare un minerale molto duro, lo zircone. Questi minuscoli cristalli contengono una piccola quantità di uranio nella loro struttura e i ricercatori possono determinarne con precisione l'età misurando il decadimento radioattivo degli atomi di uranio, che si trasformano in piombo a una velocità nota.

Tuttavia, la cintura di rocce verdi di Nuvvuagittuq, mappata in seguito a indagini geologiche negli anni '60 ma giunta all'attenzione degli scienziati per la prima volta nei primi anni del 2000, contiene pochissime rocce contenenti zirconi, perché sono rare nei campioni a basso contenuto di silice, compresi quelli che un tempo costituivano antica crosta oceanica.

"Cercavamo zirconi. Semplicemente non ci sono, oppure si sono formati in seguito attraverso il processo di metamorfismo, ovvero la fusione delle rocce", ha detto O'Neill. Una roccia metamorfica è una roccia che è stata trasformata dal calore, dalla pressione o da altre forze naturali.

Per il nuovo studio, O'Neill si è invece rivolto al samario, un elemento delle terre rare che decade in neodimio. Questo metodo è stato utilizzato per datare i meteoriti, poiché questi elementi erano attivi solo più di 4 miliardi di anni fa.

"Il dibattito sull'età nasce dal fatto che alcuni pensano che gli orologi che usiamo siano difettosi o siano stati influenzati da altri processi geologici", ha affermato. "È un dibattito su cosa misuriamo nel tempo, perché non possiamo usare lo zircone, e alcuni nel mio campo sarebbero convinti solo dallo zircone."

O'Neill ha affermato che la tecnica è stata utile in questo caso perché permette di misurare il decadimento di due versioni, o isotopi, del samario in due diversi isotopi di neodimio. L'ultimo lavoro si è concentrato su un particolare tipo di antica roccia metamorfica chiamata intrusione metagabbroide, campionata all'interno della cintura, e i due dati hanno fornito la stessa età: 4,16 miliardi di anni.

Questa età, concludono i ricercatori, significa che la cintura di pietra verde di Nuvvuagittuq contiene "almeno un piccolo residuo" della crosta terrestre, che potrebbe fornire informazioni inestimabili sulle origini della Terra e su come si è formata la vita.

Secondo altri scienziati non coinvolti nello studio, non è ancora chiaro se gli affioramenti di Nuvvuagittuq saranno ampiamente accettati come le rocce più antiche della Terra.

Bernard Bourdon, geochimico del Laboratorio geologico di Lione in Francia, che in precedenza aveva messo in discussione le prime date di O'Neill per la cintura di rocce verdi di Nuvvuagittuq, ha affermato di essere "più convinto" dal lavoro più recente, che è "significativamente migliorato" rispetto alle ricerche precedenti.

Secondo Hugo Oliruk, geologo e ricercatore senior presso la Curtin University in Australia, l'età delle rocce "resta un mistero irrisolto": "In assenza di minerali 'semplici' fino a oggi, si sono trasformate in rocce intere, il che è problematico perché i campioni di roccia intera contengono molti minerali".

"Basta modificare uno di questi minerali e 'azzerare' la sua età perché l'intero castello di carte crolli", ha aggiunto, sottolineando che temperature molto alte e molto basse possono modificare naturalmente l'età di cristallizzazione dei minerali in una roccia.

C'è ben poco che si possa dire con certezza quando si ha a che fare con rocce e minerali che hanno una complessa storia geologica lunga più di 4 miliardi di anni, afferma Jesse Reimink, professore di geologia Rudy L. Slingerland e professore agli inizi della sua carriera presso la Penn State University.

"Anche se queste rocce hanno 'solo' 3,8 miliardi di anni, è straordinario che siano sopravvissute. Questo lavoro fornisce prove più solide per un'età di 4,15 miliardi di anni rispetto a quanto ottenuto in precedenza, il che era già convincente", sottolinea lo scienziato. "Le scale temporali sono così lunghe e la storia di queste rocce e minerali è così complessa che è piuttosto sorprendente ricavarne informazioni primarie."