Uno dei supercontinenti è diverso dagli altri (è Rodinia)
Molte persone hanno sentito parlare di Pangea, il supercontinente che comprendeva tutti i continenti della Terra e ha iniziato a rompersi circa 175 milioni di anni fa. Ma prima di Pangea, le masse terrestri si sono separate e rimesse insieme per formare ripetutamente dei supercontinenti. Questo ciclo è andato avanti per almeno gli ultimi 3,0 miliardi di anni della storia della Terra, regolando la geografia del nostro pianeta, il clima e i cicli del carbonio.
Ogni supercontinente ha le sue stranezze, ma uno, chiamato Rodinia, assemblato da 1,3 a 0,9 miliardi di anni fa e rotto circa 0,75 miliardi di anni fa, è particolarmente strano. Uno studio condotto da Chao Liu e Robert Hazen della Carnegie (anche direttore esecutivo del Deep Carbon Observatory), e da Andrew Knoll dell’Università di Harvard, descrive perché Rodinia è così insolita in un nuovo documento su Nature Communications.
Quando si cercano prove di supercontinenti del passato, i geologi amano i grani di zircone, un minerale durevole che si forma da rocce fuse ad alte temperature.
“Gli zirconi sono così robusti che sopravvivono alla maggior parte degli eventi geologici”, ha detto Liu. Proprio come altri supercontinenti, il numero di grani di zircone detritico è aumentato durante la formazione ed è diminuito durante la rottura della Rodinia. “Tuttavia, lo zircone è solo uno degli oltre 5.000 diversi tipi di minerali sulla Terra”, ha detto Liu. “Abbiamo pensato che forse possiamo guardare la distribuzione di altri minerali nel tempo per vedere se sono diversi dallo zircone”.
Liu e i suoi colleghi hanno compilato record globali di minerali ad alta temperatura, andando indietro di 3 miliardi di anni. Inoltre, hanno analizzato i dati globali delle concentrazioni di oligoelementi nelle rocce magmatiche, che sono rocce formate da magma fuso, negli ultimi 3 miliardi di anni per identificare i meccanismi che controllano come la distribuzione dei minerali cambia nel tempo, compreso lo zircone. I dati dei minerali hanno rivelato modelli simili a quelli dello zircone, con picchi nei record totali dei minerali associati all’assemblaggio dei supercontinenti. Tuttavia, c’è un’eccezione. La Rodinia ha avuto meno occorrenze di minerali totali rispetto ad altri supercontinenti.
I ricercatori hanno notato che i minerali rodiniani che contengono niobio e ittrio hanno mostrato picchi altrettanto alti degli zirconi. Inoltre, questi picchi si accoppiano bene con concentrazioni globali più alte di ittrio, niobio e zirconio nelle rocce magmatiche della Rodinia, rispetto a tutti gli altri supercontinenti.
Per spiegare questi risultati, i ricercatori propongono che durante la sua formazione, la Rodinia potrebbe aver sperimentato un magmatismo ad arco limitato. Questo tipo di attività vulcanica prevale normalmente durante l’assemblaggio dei supercontinenti, ed è associato alla subduzione, dove il bordo di una placca tettonica affonda sotto un’altra, e alle collisioni che creano archi vulcanici come le isole Aleutine, e catene montuose come le Montagne Rocciose e l’Himalaya. Tali eventi tettonici di solito portano robuste firme geochimiche di molto poco zirconio, ittrio e niobio. Tali firme sono relativamente limitate durante l’assemblaggio rodiniano. Invece, la geochimica, la mineralogia e la petrologia rodiniane indicano tutte un diffuso magmatismo non-arco.
Per spiegare le registrazioni generali di minerali nanizzati per la Rodinia rispetto ad altri supercontinenti, i ricercatori ipotizzano che ci potrebbe essere stata un’ampia erosione degli archi vulcanici rodiniani e delle cinture di montagna. La maggiore erosione è probabilmente dovuta allo stile con cui si è formata la Rodinia, cioè un processo chiamato assemblaggio estroverso. Dopo che un supercontinente si divide, i pezzi possono riunirsi per formarne uno nuovo attraverso l’assemblaggio introverso, dove le placche tettoniche tornano indietro e si fondono di nuovo, o l’assemblaggio estroverso, dove i continenti si allontanano ulteriormente e si incontrano di nuovo dall’altra parte del pianeta. Le placche tendono a percorrere una distanza maggiore durante l’assemblaggio estroverso, il che può aver portato a una maggiore erosione dei loro margini. L’assemblaggio estroverso della Rodinia potrebbe anche essere stato accompagnato da una subduzione bilaterale, dove i materiali di entrambe le placche in collisione sprofondano nel mantello, condannando ulteriormente la conservazione dei minerali.
L’ipotizzata “maggiore erosione” della Rodinia potrebbe avere un impatto significativo sul ciclo globale del carbonio, poiché gli agenti atmosferici sono uno dei principali sink dell’anidride carbonica atmosferica. Per il prossimo passo i ricercatori, insieme al geologo del minerale Simone Runyon, un ricercatore post-dottorato al Carnegie Institution for Science, esamineranno attentamente la speculazione di “erosione potenziata”. “Stiamo cercando di scoprire la temperatura di formazione, la pressione e la profondità di tutti i minerali rodiniani e confrontarla con i minerali formati durante la creazione di altri supercontinenti” ha detto Liu. “Penso che sarà molto interessante.”
Capitolo: Una ricostruzione proposta del supercontinente Rodinia, circa 990 milioni di anni fa. Credit: Chao Liu/EarthByte
Courtesy of the Deep Carbon Observatory