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Svelare il mistero della crosta più antica della Terra: qual è la composizione e il processo di formazione della crosta primordiale?
L'evoluzione della crosta terrestre comprende la formazione, la distruzione e il rinnovamento della crosta rocciosa. Durante questi processi, la variabilità della composizione crostale è molto maggiore di quella di altri pianeti simili come Marte, Venere e Mercurio. A differenza delle croste relativamente monolitiche di altri pianeti, la crosta terrestre contiene non solo placche oceaniche ma anche placche terrestri. Questa proprietà unica riflette i complessi processi crostali che si sono verificati nel corso della storia della Terra, in particolare i movimenti tettonici delle placche in corso. Per quanto riguarda il meccanismo dell'evoluzione della crosta terrestre, gli scienziati hanno proposto una serie di teorie e fornito soluzioni ipotetiche ai problemi del sistema terrestre primordiale sulla base di prove e osservazioni geologiche frammentarie.
Crosta precoce
Il meccanismo della prima formazione della crosta
Agli albori della formazione della Terra, l'intero globo era in uno stato fuso, principalmente a causa delle alte temperature generate e mantenute da processi quali la compressione dell'atmosfera primordiale, la rapida rotazione e le frequenti collisioni con gli asteroidi vicini. Man mano che l’aggregazione planetaria rallentava, la Terra si raffreddava gradualmente e il calore dell’oceano di lava veniva disperso nello spazio attraverso le radiazioni. Una teoria sulla solidificazione della lava è che quando la temperatura scende a un certo livello, il fondo dell'oceano di lava inizia a cristallizzarsi, formando una sottile "crosta di raffreddamento". Questo strato di crosta raffreddata fornisce isolamento termico al sottosuolo poco profondo, mantenendolo sufficientemente caldo da facilitare il processo di cristallizzazione del profondo oceano di lava.
Durante il processo di cristallizzazione dell'oceano di lava, la composizione dei cristalli risultanti varierà con la profondità. Ad esempio, la Mg-perovskite è presente principalmente nelle aree più profonde, mentre l'olivina è dominante nelle aree meno profonde.
Dicotomia crostale
La dicotomia crostale si riferisce al netto contrasto tra la composizione e le proprietà delle placche oceaniche e terrestri. Attualmente, le croste oceaniche e terrestri vengono create e mantenute da processi tettonici a placche, ma è improbabile che la dicotomia della crosta primordiale sia stata prodotta da questi meccanismi. Lo studio suggerisce che la dicotomia della crosta terrestre potrebbe essersi formata prima che iniziassero i movimenti delle placche globali, quando sottili rocce terrestri a bassa densità coprivano l’intera Terra e non riuscivano ad affondare.
Effetti dell'impatto
Molti grandi crateri da impatto si trovano sui pianeti di tutto il sistema solare. La formazione di questi crateri è legata a un periodo noto come "bombardamento pesante tardivo", terminato circa 4 miliardi di anni fa. La ricerca degli ultimi anni ha anche sottolineato che il tasso di erosione della Terra e il continuo movimento delle placche hanno fatto sì che questi crateri da impatto non siano più visibili oggi. Se si amplia la scala dei crateri da impatto osservati sulla Luna, si prevede che almeno il 50% della crosta terrestre iniziale fosse coperta da bacini da impatto. Questa stima rivela l'impatto significativo delle rientranze da impatto sulla superficie terrestre.
Gli impatti principali dei crateri da impatto sulla crosta iniziale includono la formazione di grandi tunnel, la regolazione della pressione al suolo e l'aumento del calore dello strato sottostante.
Tipo crostale
Crosta originale
I minerali cristallizzati da oceani di lava formavano la crosta originale. Una possibile spiegazione per questo processo è che circa 4,43 miliardi di anni fa, la solidificazione del bordo del mantello creò continenti, che sono composti da rocce ultramafiche ricche di magnesio.
Crosta secondaria
La formazione della crosta secondaria avviene principalmente attraverso il riciclo della precedente crosta originaria, producendo così la crosta secondaria base. La fusione parziale durante questo processo aumenta il contenuto mafico della fusione e la maggior parte della crosta secondaria si forma sulle dorsali medio-oceaniche, costituendo la crosta oceanica.
La terza crosta
L'attuale crosta terrestre è la terza crosta, che è il tipo di crosta più differenziata. La sua composizione è significativamente diversa dalla composizione complessiva della terra. Questa crosta contiene più del 20% di elementi incompatibili, a causa della parziale fusione della crosta secondaria.
L'inizio della tettonica a placche
La formazione e lo sviluppo delle placche sono causati da punti caldi nel mantello iniziale, che affondano localmente la crosta in superficie e favoriscono il successivo cedimento delle placche. I modelli numerici mostrano che solo potenti punti caldi possono ammorbidire la crosta e romperne la struttura. Secondo il modello, la subduzione iniziale è iniziata 3,6 miliardi di anni fa.
Analogia moderna della prima crosta
Le caratteristiche geochimiche delle prime rocce dell'Archeano del complesso di rocce metamorfiche di Acasta sono molto simili ad alcune moderne rocce mesosilicate in Islanda, il che ci consente di esplorare in una certa misura la composizione e i processi di formazione della crosta terrestre in quel momento.
Dietro i misteri della terra, questi studi della crosta primordiale non solo ci aiutano a comprendere la storia della terra, ma stimolano anche una riflessione profonda sulle attività geologiche che potrebbero verificarsi in futuro. Di fronte a questi complessi meccanismi di evoluzione crostale, non possiamo fare a meno di chiederci: quindi, ci sono somiglianze nell’evoluzione crostale di altri pianeti sulla Terra, o ciascuno di essi è unico?
