I continenti della Terra potrebbero essere nati sotto grandi catene montuose come le Ande.
Una nuova ricerca che combina un misterioso oligoelemento mancante, una roccia di 66 milioni di anni nascosta da un antico vulcano e un database di tutta la chimica delle rocce analizzata dagli scienziati nel secolo scorso spiega perché la Terra ha continenti. Pubblicato il 16 gennaio sulla rivista Nature Communications, lo studio suggerisce che dove nascono le montagne, così come i continenti.
"È come un puzzle", ha detto il leader dello studio Ming Tang, ricercatore post-dottorato in geologia alla Rice University di Houston. "C'è una parte mancante in questo puzzle continentale e sembra che abbiamo trovato la risposta."
Il pezzo mancante
Il pezzo mancante è un metallo delle terre rare chiamato niobio. Nello strato intermedio della Terra, chiamato mantello, così come nella crosta oceanica (la parte dello strato esterno del pianeta coperta dai mari), il niobio e un altro elemento delle terre rare, il tantalio, si verificano in genere in un rapporto coerente. La crosta continentale è strana, ha detto Tang a Live Science. La crosta che compone i continenti è relativamente bassa nel niobio.
Il caso di quel niobio mancante nella crosta continentale ha assillato i geoscienziati per decenni. Tang è andato a cercarlo in un database geochimico di roccia gestito dal Max Planck Institute in Germania. Ha cercato le zone di subduzione, dove la crosta si insinua nella forma del mantello e dei magmi. Quel magma, quando raffreddato, ha il potenziale per creare continenti. Tang non ha trovato niobio in molte di queste zone di subduzione. Ma era stranamente assente in particolari regioni montane come le Ande.
Le Ande sono un'enorme regione di costruzione montuosa, alimentata dalla vicina tettonica di una zona di subduzione. Mentre la crosta oceanica al largo della costa del Sud America scricchiola sotto la crosta continentale, le Ande irrequiete si alzano e il magma sputa da alcuni dei vulcani più alti della Terra, ha detto Tang.
Regioni come le Ande - che si formano in cima a una zona di subduzione - sono conosciute come archi continentali e sono speciali perché la crosta è circa due volte più spessa della normale crosta continentale, ha detto Tang. Sfortunatamente, la chimica delle rocce sul fondo di questa crosta è un mistero. A quasi 50 miglia (80 chilometri) sotto la superficie, queste rocce sono inaccessibili.
Inserisci lo xenolite
Fortunatamente, le montagne della Sierra Nevada, negli Stati Uniti occidentali, erano una regione attiva per la costruzione di montagne, come oggi le Ande. Tang, insieme al petrologo Cin-Ty Lee della Rice University e ai loro colleghi hanno analizzato un campione di roccia che si è formata circa 66 milioni di anni fa e che è stata spinta in superficie in un'eruzione vulcanica circa 25 milioni di anni fa. Questa roccia, chiamata xenolite, originariamente si formava in profondità alla base della Sierra Nevada quando erano un arco continentale attivo - i ricercatori hanno trovato la roccia in Arizona.
Il rock "potrebbe fornire un analogo molto bello ed eccellente alla profonda crosta sotto le Ande", ha detto Tang.
L'analisi ha mostrato che lo xenolite dell'arco continentale aveva niobio extra. Tang e i suoi colleghi avevano trovato l'elemento mancante delle terre rare del continente: il niobio perduto è bloccato sul fondo degli archi continentali.
Il niobio rimane intrappolato così in profondità a causa delle condizioni uniche al di sotto di queste sezioni molto spesse della crosta terrestre. Sotto gli archi continentali, a causa della folta crosta, il mantello è ad alta pressione, ha detto Tang. Sotto alta pressione, un minerale di titanio chiamato rutilo si cristallizza dal magma. Il rutilo capita di intrappolare grandi quantità di niobio e non molto tantalio. È anche molto denso, quindi cade in profondità all'interno della crosta mentre altre rocce circolano verso la superficie.
Poiché la crosta continentale manca di niobio, deve essersi formata in queste condizioni di arco continentale, ha detto Tang. E questo significa che luoghi come le Ande probabilmente hanno tenuto il seme di tutti i continenti sulla Terra oggi.
"Ogni parte del continente in cui ci troviamo in questo momento probabilmente è iniziata con questi processi di costruzione delle montagne", ha detto Tang.
