Prime rocce terrestri

Il racconto

Cercare un sasso che ricordi tutto

Immagina di dover scoprire com'era la tua città mille anni fa, ma di avere solo pochi frammenti di mattone sparsi qua e là. Gli scienziati che studiano la Terra appena nata sono nella stessa situazione. Il pianeta è un luogo in continuo cambiamento: i continenti si muovono, le rocce sprofondano nel mantello e si fondono, i vulcani ne portano fuori di nuove, la pioggia e il vento consumano le montagne. Per questo, delle rocce dei primi 500 milioni di anni di vita della Terra non è rimasto quasi nulla.

Tra le rocce più antiche conosciute oggi in un unico pezzo c'è lo gneiss di Acasta, nel nord del Canada, di circa 4 miliardi di anni (per alcuni studi la cintura di Nuvvuagittuq, sempre in Canada, è ancora più vecchia, ma la sua età è discussa). Ma esistono frammenti ancora più vecchi: minuscoli cristalli, grandi meno di un millimetro, trovati nelle colline di Jack Hills, nell'Australia occidentale. Sono cristalli di zircone, un minerale che si forma dal magma, e hanno circa 4,4 miliardi di anni.

Lo zircone: una capsula del tempo

Lo zircone è uno dei materiali più resistenti della natura. Quando si forma, nella sua struttura entra un po' di uranio, ma non il piombo. Nel tempo l'uranio, che è radioattivo, si trasforma lentamente in piombo, a un ritmo che gli scienziati conoscono con precisione. Misurando quanto uranio e quanto piombo ci sono in un cristallo, si ricava quanto tempo è passato da quando si è formato, come con una clessidra. Il cristallo resiste al calore, agli urti e perfino alle trasformazioni chimiche: spesso sopravvive anche quando la roccia che lo conteneva viene distrutta.

Gli zirconi di Jack Hills non si trovano nella roccia in cui sono nati. Sono granelli che l'acqua portò altrove, miliardi di anni fa, e che finirono intrappolati in sabbie che poi si trasformarono in una roccia chiamata conglomerato. Questa roccia ha circa 3 miliardi di anni, ma i granelli al suo interno sono molto più vecchi. Il più antico è stato datato nel 2001 da un gruppo di ricercatori guidati da Simon Wilde, dell'Università Curtin in Australia, che trovò l'età di circa 4,4 miliardi di anni, cioè solo 150 milioni di anni dopo la formazione della Terra. Nel 2014 un altro gruppo, guidato da John Valley dell'Università del Wisconsin, ha ripetuto la misura con tecniche molto precise e ha confermato che il cristallo ha 4,4 miliardi di anni.

Che cosa ci raccontano

Non sono soltanto un'età. Ogni cristallo porta con sé indizi sul luogo in cui è nato. Nello zircone di Wilde e colleghi la quantità di certi tipi di ossigeno indica che il magma da cui si formò aveva a che fare con rocce che avevano interagito con acqua liquida. Se è così, già 4,4 miliardi di anni fa sulla Terra c'era una crosta solida e c'era acqua sulla superficie. Questo ha cambiato l'immagine che gli scienziati avevano del pianeta appena nato: non solo un inferno di lava, ma un mondo forse più fresco di quanto si pensasse.

Come sempre in scienza, la conclusione è una conclusione prudente. Qualche ricercatore discute l'interpretazione dell'ossigeno e la data di alcune fasi, e studia se la crosta fosse sottile e instabile, ricoperta da oceani poco profondi. Quello che è certo è che questi granelli sono tra le cose più antiche mai toccate dall'uomo, e che sono più giovani soltanto dei meteoriti e delle rocce portate dalla Luna.

Una collina e tanta pazienza

Jack Hills è una catena di basse colline nella regione di Murchison, nel deserto dell'Australia occidentale. Per trovare i cristalli, i geologi raccolgono rocce, le frantumano e separano i minerali pesanti, poi guardano ogni granello al microscopio. Su centinaia di migliaia di granelli, solo una piccola parte ha più di 4 miliardi di anni. Servono occhio, pazienza e strumenti come lo spettrometro di massa a ioni, che può analizzare un cristallo grande come la punta di uno spillo, senza distruggerlo del tutto.