1. L’età della Terra

1 L’età della Terra Si sa che la Terra ha una storia molto lunga, iniziata probabilmente 4,6 miliardi di anni fa, quando si formò insieme agli altri pianeti del Sistema solare.Quali sono le principali tappe che hanno generato la Terra di oggi?L’origine della Terra è quasi certamente dovuta all’aggregazione di piccoli corpi rocciosi primordiali, chiamati planetesimi ( a ). In seguito la giovane Terra si riscaldò, in parte grazie alle reazioni degli elementi radioattivi inglobati, in parte grazie al calore primordiale, probabilmente dovuto alla compattazione dei planetesimi. Quando la temperatura raggiunse i 1000 °C, la Terra cominciò a fondere e nel corso di centinaia di milioni di anni diventò un globo incandescente e liquido ( b ). Gli elementi più leggeri come l’idrogeno, l’elio, l’ossigeno e l’azoto si dispersero nello spazio e gli elementi più pesanti cominciarono a stratificarsi nel globo terrestre in base alla loro densità: i più densi, come il ferro e il nichel, all’interno; i meno densi, come i silicati, all’esterno. Si formò così la struttura a strati concentrici con nucleo, mantello e crosta che si raffreddò e solidificò ( c ). Tale processo deve essersi concluso già 4,1 miliardi di anni fa. La crosta terrestre cominciò quindi a modificarsi a causa dell’impatto con meteoriti di diversa grandezza che generarono crateri, fratture e la formazione delle prime zolle ( d ). Quando la temperatura scese al di sotto dei 100 °C, il vapore acqueo atmosferico si condensò in acqua liquida e nacque l’idrosfera. L’acqua si raccolse probabilmente nelle conche formate dai meteoriti e si formarono i primi oceani ( e ). Si suppone che da allora le terre emerse si siano più volte unite e poi separate a causa dei movimenti tettonici ( f ). Si sa che l’ultima grande deriva dei continenti ebbe inizio circa 180 milioni di anni fa, quando il supercontinente Pangea si suddivise in due blocchi: a nord la Laurasia e a sud la Gondwana ( g ). In seguito si formarono i continenti attuali che continuano tuttora ad andare alla deriva. Come hanno fatto gli scienziati a stabilire l’età della Terra?L’età della Terra è data dal periodo di tempo trascorso da quando si è solidificata la crosta e si sono formate le prime rocce. Per stabilire l’età della Terra e ricostruire la sua storia occorre perciò determinare l’età delle rocce, dalle più antiche alle più recenti. Un metodo per datare le rocce si basa sulla radioattività: si sa che nelle rocce esistono degli elementi radioattivi che tendono a perdere particelle dal nucleo dei loro atomi e a trasformarsi così in altri elementi più stabili. Questa trasformazione, chiamata decadimento radioattivo, avviene con un ritmo costante e una velocità diversa per ogni elemento. Osserva il grafico.Il potassio 40, K40 (40 è il numero di protoni e neutroni presenti nel suo nucleo atomico), è un elemento abbondante nelle rocce della crosta terrestre; si trasforma in argo 40, Ar40. Il suo tempo di dimezzamento, cioè il tempo necessario perché il numero iniziale dei suoi atomi si riduca a metà, trasformandosi in argo 40, è di 1,3 miliardi di anni. Ciò significa che se una roccia appena formata contiene una quantità di K40 uguale al 100%, dopo 1,3 miliardi di anni la stessa roccia conterrà solo il 50% di quella quantità. La quantità di K40 si sarà dimezzata e si sarà formata una uguale quantità di Ar40. Dopo altri 1,3 miliardi di anni, nella roccia la quantità di K40 sarà del 25% e quella di Ar40 del 75% ( 1 ). Misurando la quantità di K40 e Ar40 presenti in una roccia è possibile sapere quanto tempo è trascorso da quando la roccia si è formata. Questo metodo per risalire all’età di una roccia è detto datazione assoluta.Gli elementi radioattivi presenti nelle rocce sono molti, ognuno con il suo tempo di dimezzamento: per il carbonio (C14) è di 5700 anni, per l’uranio (U238) è di 4,4 miliardi di anni. Il potassio 40 è l’elemento più adatto per datare le rocce; l’uranio 238 può essere usato nel caso delle rocce più antiche, mentre il carbonio 14 è adatto per datare materiale di origine organica più recente, come i reperti storici. Analizza Quale percentuale di K40 si trova nel campione di roccia dell’esempio dopo 1,3 miliardi di anni?E di Ar40?Che cosa succede dopo 2,6 miliardi di anni dalla formazione della roccia?E dopo 3,9? HAI CAPITO CHE... È possibile stabilire l’età di una roccia attraverso il metodo della datazione assoluta, basato sui tempi di dimezzamento degli elementi radioattivi di cui sono formate le rocce.
1 L’età della Terra Si sa che la Terra ha una storia molto lunga, iniziata probabilmente 4,6 miliardi di anni fa, quando si formò insieme agli altri pianeti del Sistema solare.Quali sono le principali tappe che hanno generato la Terra di oggi?L’origine della Terra è quasi certamente dovuta all’aggregazione di piccoli corpi rocciosi primordiali, chiamati planetesimi ( a ). In seguito la giovane Terra si riscaldò, in parte grazie alle reazioni degli elementi radioattivi inglobati, in parte grazie al calore primordiale, probabilmente dovuto alla compattazione dei planetesimi. Quando la temperatura raggiunse i 1000 °C, la Terra cominciò a fondere e nel corso di centinaia di milioni di anni diventò un globo incandescente e liquido ( b ). Gli elementi più leggeri come l’idrogeno, l’elio, l’ossigeno e l’azoto si dispersero nello spazio e gli elementi più pesanti cominciarono a stratificarsi nel globo terrestre in base alla loro densità: i più densi, come il ferro e il nichel, all’interno; i meno densi, come i silicati, all’esterno. Si formò così la struttura a strati concentrici con nucleo, mantello e crosta che si raffreddò e solidificò ( c ). Tale processo deve essersi concluso già 4,1 miliardi di anni fa. La crosta terrestre cominciò quindi a modificarsi a causa dell’impatto con meteoriti di diversa grandezza che generarono crateri, fratture e la formazione delle prime zolle ( d ). Quando la temperatura scese al di sotto dei 100 °C, il vapore acqueo atmosferico si condensò in acqua liquida e nacque l’idrosfera. L’acqua si raccolse probabilmente nelle conche formate dai meteoriti e si formarono i primi oceani ( e ). Si suppone che da allora le terre emerse si siano più volte unite e poi separate a causa dei movimenti tettonici ( f ). Si sa che l’ultima grande deriva dei continenti ebbe inizio circa 180 milioni di anni fa, quando il supercontinente Pangea si suddivise in due blocchi: a nord la Laurasia e a sud la Gondwana ( g ). In seguito si formarono i continenti attuali che continuano tuttora ad andare alla deriva. Come hanno fatto gli scienziati a stabilire l’età della Terra?L’età della Terra è data dal periodo di tempo trascorso da quando si è solidificata la crosta e si sono formate le prime rocce. Per stabilire l’età della Terra e ricostruire la sua storia occorre perciò determinare l’età delle rocce, dalle più antiche alle più recenti. Un metodo per datare le rocce si basa sulla radioattività: si sa che nelle rocce esistono degli elementi radioattivi che tendono a perdere particelle dal nucleo dei loro atomi e a trasformarsi così in altri elementi più stabili. Questa trasformazione, chiamata decadimento radioattivo, avviene con un ritmo costante e una velocità diversa per ogni elemento. Osserva il grafico.Il potassio 40, K40 (40 è il numero di protoni e neutroni presenti nel suo nucleo atomico), è un elemento abbondante nelle rocce della crosta terrestre; si trasforma in argo 40, Ar40. Il suo tempo di dimezzamento, cioè il tempo necessario perché il numero iniziale dei suoi atomi si riduca a metà, trasformandosi in argo 40, è di 1,3 miliardi di anni. Ciò significa che se una roccia appena formata contiene una quantità di K40 uguale al 100%, dopo 1,3 miliardi di anni la stessa roccia conterrà solo il 50% di quella quantità. La quantità di K40 si sarà dimezzata e si sarà formata una uguale quantità di Ar40. Dopo altri 1,3 miliardi di anni, nella roccia la quantità di K40 sarà del 25% e quella di Ar40 del 75% ( 1 ). Misurando la quantità di K40 e Ar40 presenti in una roccia è possibile sapere quanto tempo è trascorso da quando la roccia si è formata. Questo metodo per risalire all’età di una roccia è detto datazione assoluta.Gli elementi radioattivi presenti nelle rocce sono molti, ognuno con il suo tempo di dimezzamento: per il carbonio (C14) è di 5700 anni, per l’uranio (U238) è di 4,4 miliardi di anni. Il potassio 40 è l’elemento più adatto per datare le rocce; l’uranio 238 può essere usato nel caso delle rocce più antiche, mentre il carbonio 14 è adatto per datare materiale di origine organica più recente, come i reperti storici. Analizza Quale percentuale di K40 si trova nel campione di roccia dell’esempio dopo 1,3 miliardi di anni?E di Ar40?Che cosa succede dopo 2,6 miliardi di anni dalla formazione della roccia?E dopo 3,9? HAI CAPITO CHE... È possibile stabilire l’età di una roccia attraverso il metodo della datazione assoluta, basato sui tempi di dimezzamento degli elementi radioattivi di cui sono formate le rocce.