Evoluzione della Terra: dalla formazione alla complessità dei geosistemi

Formazione del sistema solare

Circa 4,6 miliardi di anni fa una densa nebulosa (polveri e gas), molto fredda e in lenta rotazione, iniziò a contrarsi. La materia si concentrò nella zona centrale, dove si formò il protosole, attorno al quale le polveri e i gas residui si disposero a formare un disco in rotazione. Mentre gas e polveri si aggregarono formando i planetesimi. Dalle ripetute collisioni dei planetesimi si originarono i pianeti terrestri; dalla concentrazione dei gas si originarono i pianeti gioviani e si strutturò il sistema solare.

La Terra si formò per aggregazione di planetesimi, per effetto dell’attrazione gravitazionale.

La Terra entrò in collisione con un corpo celeste delle dimensioni di Marte: l’impatto fece accelerare la rotazione terrestre e fece inclinare l’asse di rotazione; la Terra si riformò come un corpo fuso.

L’impatto scagliò nello spazio uno sciame di frammenti, dalla cui aggregazione si formò la Luna.

Surriscaldamento della Terra

La Terra iniziò in breve tempo a surriscaldarsi per tre fenomeni:

1. Accrescimento per impatti: L’energia cinetica prodotta dall’impatto dei planetesimi sulla superficie terrestre si trasformava in energia termica, in parte veniva dissipata nello spazio,ma in parte veniva trattenuta.


2. Compressione gravitativa: L’enorme peso dei materiali che si accumulavano nelle parti esterne della Terra provocava un aumento della pressione a cui erano soggette le parti interne.


3. Disintegrazione di elementi radioattivi: La radioattività di elementi, quali uranio, torio e altri allora molto abbondanti, veniva assorbita dai materiali circostanti.

Catastrofe del ferro e stratificazione

«Catastrofe del ferro»: L’aumento della temperatura portò alla fusione del ferro che, a causa della sua elevata densità, sprofondò verso il centro della Terra.

Questo fenomeno liberò energia gravitazionale, con conseguente fusione di larga parte del pianeta e successivo processo di differenziazione gravitativa.

La Terra si stratificò diventando un pianeta «zonato»:

Un terzo della massa primordiale della Terra si addensò al centro e costituì un nucleo a base di ferro.

I materiali più leggeri migrarono verso l’esterno e formarono la crosta primitiva.

Tra crosta e nucleo si collocarono materiali con caratteristiche intermedie che originarono il mantello.

Zonazione chimica della Terra

Zonazione chimica della terra:

90% della terra è formata da: Ferro > ossigeno > silicio > magnesio.

La zonazione chimica verticale dei vari elementi non fu dovuta solo al loro diverso peso specifico, ma fu determinata dalle proprietà fisiche e chimiche dei minerali che gli elementi andarono a formare:

● nella crosta i feldspati, così come uranio e torio sotto forma di ossidi e di silicati;

● nel mantello, silicati di ferro e di magnesio;

● nel nucleo, oro e platino, che hanno poca affinità con ossigeno e silicio.

Il calore radioattivo fu facilmente disperso nell’atmosfera, perché i materiali radioattivi si erano concentrati nel guscio esterno.

Anche il meccanismo della convezione contribuì a trasferire il calore verso la superficie.

L’aumento della temperatura interna della Terra rallentò molto e il pianeta poté raffreddarsi in tempi relativamente brevi.

Costituzione della crosta terrestre

Costituzione della crosta terrestre: i matareliano che la compongono di sono formati gradualmente.

● emissioni di lava, seguite da rifusione parziale delle rocce appena consolidate

● degradazione per opera degli agenti atmosferici, con formazione di un primitivo regolite;

● riassorbimento e riciclo dei sedimenti all’interno della Terra per opera di processi vulcanici e tettonici.

Le sfere del sistema Terra

Il sistema Terra e le sue «sfere»: suddiviso in sfere in base al materiale.

Atmosfera: è la componente gassosa della Terra ed è costituita dall’aria, che avvolge tutto il pianeta.

Idrosfera: è la componente liquida della Terra e comprende le acque dei mari e quelle continentali, fiumi, laghi e ghiacciai.

Litosfera: è la componente solida superficiale ed è costituita dalle rocce.

Biosfera: comprende gli organismi viventi e l’ambiente con cui questi interagiscono.

Due diversi criteri di suddivisione della Terra solida:

1. Criterio chimico-mineralogico (Crosta, mantello: a base di silicati, nucleo: a base di ferro)

2. Criterio basato sullo stato fisico dei materiali (Astenosfera parzialmente fusa, mesosfera: solida, nucleo: diviso in interno e esterno)

Il sistema Terra è caratterizzato da complesse relazioni tra le diverse «sfere» che avvengono con scambi di materia e di energia. Questi processi sono attivati e sostenuti dal calore interno della Terra e dall’energia solare che arriva alla sua superficie.

Il calore interno favorisce i processi endogeni (movimenti nel mantello, nel nucleo, fusione delle rocce, formazione di catene montuose, ecc.).

L’energia solare favorisce i processi esogeni (movimenti di fluidi, passaggi di stato, tempo atmosferico, clima, modellamento superficiale, ecc.).

Geosistemi e interazioni globali

Il sistema Terra può essere suddiviso in 3 geosistemi, che operano su scala globale:

1. Sistema clima: coinvolge tutte le componenti del sistema Terra; le loro interazioni determinano il clima su scala globale e le sue variazioni nel tempo.

Il clima non esprime soltanto il comportamento dell’atmosfera, ma è influenzato anche dai processi che coinvolgono l’idrosfera, la litosfera e la biosfera.

2. Sistema tettonica delle placche: è attivato dal calore interno della Terra. Esso si compie attraverso flussi di materia e di energia (moti convettivi) tra mantello profondo, astenosfera e litosfera.

Conseguenze: ciclo delle rocce, deformazioni delle rocce, terremoti, eruzioni vulcaniche, formazione degli oceani e delle catene montuose

3. Sistema geodinamo: responsabile dell’esistenza del campo magnetico terrestre, ha origine profonda, ma è in grado di interagire con le componenti più esterne del sistema Terra, come la biosfera e l’atmosfera.