La Terra

Cultura

LA TERRA - IL PIANETA BLU

La storia della Terra dalla sua formazione ai giorni nostri, coprendo i principali eventi nel corso dei suoi 4 miliardi di anni di storia.

La Terra e' il terzo pianeta del sistema solare, in ordine di distanza dal Sole; e' l'unico pianeta conosciuto che ospiti forme di vita. Poiche' la superficie terrestre presenta curvature diverse, la forma della Terra non e' identificabile con quella di un solido geometrico definito. Ma, trascurando i rilievi e le irregolarita' superficiali, puo' essere ricondotta a quella di un ellissoide di rotazione, cioe' alla figura geometrica che si ottiene facendo ruotare un ellisse intorno al suo asse minore. Calcoli recenti, basati sulle perturbazioni delle orbite di satelliti artificiali, hanno mostrato che la Terra presenta una forma leggermente piriforme (a forma di pera): infatti la differenza tra il raggio minimo equatoriale e il raggio polare (distanza tra il centro della Terra e il Polo Nord) e' di circa 21 km, inoltre il Polo Nord "sporge" di circa 10 m, mentre il Polo Sud e' depresso di 31 m.

La posizione della Terra nello spazio non e' fissa ma e' il risultato di una complessa serie di movimenti che avvengono con caratteristiche e periodi diversi. Insieme alla Luna, il nostro pianeta orbita intorno al Sole, a una distanza media di 149.503.000 km e con una velocita' media di 29,8 km/s, compiendo una rivoluzione completa in 365 giorni, 6 ore 9 minuti e 10 secondi (anno sidereo); la traiettoria e' un'ellisse di piccola eccentricita', pertanto l'orbita e' quasi circolare con una lunghezza approssimativamente uguale a 938.900.000 km. Inoltre la Terra e' interessata anche da un moto di rotazione intorno a un suo asse, che avviene da occidente a oriente, cioe' in senso inverso rispetto all'apparente moto del Sole e della sfera celeste, e si svolge con un periodo di 23 ore, 56 minuti e 4,1 secondi (giorno sidereo). La Terra segue il moto dell'intero sistema solare e si muove nello spazio a una velocita' di circa 20,1 km/s nella direzione della costellazione di Ercole; inoltre partecipa al moto di recessione della galassia e insieme alla Via Lattea si sposta verso la costellazione del Leone. Oltre a questi movimenti principali, ve ne sono altri secondari, tra i quali la precessione degli equinozi e le nutazioni. Queste ultime consistono in una variazione periodica dell'inclinazione dell'asse terrestre, dovuta all'attrazione gravitazionale del Sole e della Luna.

ETA' E ORIGINE DELLA TERRA

I metodi di datazione basati sullo studio dei radioisotopi hanno consentito agli scienziati di stimare l'eta' della Terra in 4,65 miliardi di anni. Benche' le piu' vecchie rocce terrestri datate in questo modo non raggiungano i 4 miliardi di anni, alcune meteoriti, che sono simili geologicamente al nucleo del nostro pianeta, risalgono a circa 4,5 miliardi di anni fa e si ritiene che la loro cristallizzazione sia avvenuta approssimativamente 150 milioni di anni dopo la formazione della Terra e del Sistema Solare.

Il nostro pianeta, dopo essere nato dalla condensazione delle polveri e dei gas cosmici per effetto della gravita', era probabilmente un corpo quasi omogeneo e relativamente freddo, ma la continua contrazione del materiale produsse un riscaldamento, al quale contribui' senza dubbio la radioattivita' di alcuni elementi chimici. Nella fase successiva della formazione, l'aumento di temperatura determino' un processo di parziale fusione del pianeta, provocando la differenziazione in crosta, mantello e nucleo: i silicati, piu' leggeri, si portarono verso l'alto, formando il mantello e la crosta, mentre gli elementi pesanti, soprattutto ferro e nichel, sprofondarono verso il centro formando il nucleo del pianeta. Contemporaneamente, a causa delle eruzioni vulcaniche, gas leggeri venivano immessi di continuo dal mantello e dalla crosta. Alcuni di questi gas, principalmente anidride carbonica e azoto, vennero trattenuti dalla Terra, per effetto della gravita', formando l'atmosfera primordiale, mentre il vapore acqueo condenso' dando origine ai primi oceani.

FLUSSO INTERNO DEL CALORE DEL PIANETA TERRA

L'intenso calore che proviene dal nucleo viene continuamente irradiato verso l'esterno, attraverso i vari gusci concentrici che formano la parte solida del pianeta. La fonte di questo calore e' probabilmente nel decadimento degli isotopi radioattivi di elementi come l'uranio, presenti negli strati rocciosi del nostro pianeta. Le correnti convettive che si generano nel mantello sono responsabili della deriva dei continenti e forniscono sia rocce calde e fuse al sistema mondiale delle dorsali oceaniche sia lava, che fuoriesce dai vulcani sulla terraferma.

La Terra puo' essere divisa in cinque parti:

L'atmosfera, gassosa: e' il guscio gassoso che circonda il corpo solido del pianeta: benche' abbia uno spessore di oltre 1100 km, circa la meta' della sua massa e' concentrata nei primi 5,6 km.
L'idrosfera, liquida: e' lo strato d'acqua che, sotto forma di oceani, copre approssimativamente il 70,8% della superficie del globo. L'idrosfera comprende gli oceani ma anche i mari interni, i laghi, i fiumi e le acque sotterranee. Gli oceani hanno profondita' media di di 3794 m, circa cinque volte l'altezza media dei continenti, e massa approssimativamente uguale a 1.350.000.000.000.000.000 (1,35 × 1018) tonnellate, cioe' circa 1/4400 della massa totale della Terra.
La litosfera: le rocce della litosfera hanno densita' media 2,7 volte maggiore rispetto a quella dell'acqua e sono quasi interamente costituite da undici elementi, che complessivamente rappresentano circa il 99,5% della loro massa. Il piu' abbondante di essi e' l'ossigeno (che rappresenta circa il 46,60% del totale), seguito da silicio (circa il 27,72%), alluminio (8,13%), ferro (5,0%), calcio (3,63%), sodio (2,83%), potassio (2,59%), magnesio (2,09%), titanio, idrogeno e fosforo (complessivamente in quantita' minori dell'1%). Inoltre sono presenti tracce di altri elementi quali carbonio, manganese, zolfo, bario, cloro, cromo, fluoro, zirconio, nichel, stronzio e vanadio. Queste sostanze si trovano nella litosfera sotto forma di composti chimici e difficilmente si rinvengono allo stato elementare.
La litosfera comprende due gusci, la crosta e il mantello superiore, che sono divisi in una struttura a placche tettoniche delimitate da margini costruttivi, dove si ha formazione di nuovo materiale litosferico, distruttivi, dove si manifestano processi di subduzione (dorsali oceaniche) o conservativi, caratterizzati da faglie trasformi lungo le quali si ha scorrimento tra stati di litosfera adiacenti; alcune zolle sono delimitate da una combinazione dei tre tipi di margini.
Esistono due tipi di crosta, che differiscono sia per la natura e la struttura delle rocce che li costituiscono, sia per l'eta', sia per il livello medio della loro superficie. La crosta continentale comprende la piattaforma continentale e parte dell'adiacente scarpata continentale ed e' composta da rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie di composizione chimica media simile a quella del granito e di eta' estremamente variabile: le rocce piu' antiche, formatesi circa 4 miliardi di anni fa, sono affiancate a rocce molto giovani. La crosta oceanica costituisce invece la base dei bacini oceanici e presenta una struttura a strati molto regolare: sotto uno strato di sedimenti di spessore relativamente ridotto si trova uno strato di rocce basaltiche, seguito a maggiori profondita' da uno strato di gabbro. L'eta' di queste rocce non e' maggiore di 190 milioni di anni.
Il livello medio della superficie della crosta continentale supera di oltre 4000 metri quello della crosta oceanica, benche' i rilievi e le depressioni oceaniche costituiscano solo una piccola percentuale delle terre emerse e dei fondi oceanici. Secondo una classificazione dovuta al geologo tedesco A. Wegener e ora quasi completamente abbandonata, la crosta terrestre e' costituita da una piattaforma superiore di sial (dalle iniziali di silicio e alluminio), costituita da rocce a composizione granitica, che galleggia su uno strato denso di sima (da silicio e magnesio), formato essenzialmente da basalti. Secondo questa teoria le rocce sialiche costituiscono i continenti mentre quelle simatiche affiorano sui fondi oceanici.
Il mantello: si estende dalla base della crosta fino a una profondita' di circa 2900 km. Eccettuate alcune zone, come l'astenosfera, e' solido e la sua densita' aumenta con la profondita', variando tra 3,3 e 6. Il mantello superiore e' composto da silicati di ferro e magnesio, ed e' rappresentato significativamente dal minerale olivina; la parte inferiore consiste, probabilmente, di un miscuglio di ossidi di magnesio, silicio e ferro organizzati in strutture cristalline capaci di sopportare condizioni di temperatura e pressione elevate.
Il nucleo: Il mantello superiore e' separato dalla crosta soprastante da una discontinuita' sismica, detta Moho, e dal mantello inferiore da una zona piu' plastica, nota come astenosfera. Il mantello superiore, scivolando lateralmente sulle rocce parzialmente fuse dell'astenosfera, spessa 100 km, permette la deriva dei continenti e l'espansione dei fondi oceanici.
La transizione tra il mantello e il nucleo e' segnata da una superficie di discontinuita' sismica, nota come discontinuita' di Gutenberg. Gli studi sismologici mostrano che il nucleo ha un guscio esterno costituito da materia fluida, spesso circa 2225 km, con densita' media 10. I risultati delle ricerche evidenziano che la sua superficie esterna ha depressioni e picchi che si formano probabilmente dove il materiale caldo sale verso l'alto. Al contrario, il nucleo interno, che ha un raggio di circa 1275 km, e' solido. Si pensa che entrambi gli strati del nucleo siano composti di ferro, con una piccola percentuale di nichel e di altri elementi. La temperatura nel nucleo interno e' valutata in circa 6650 gradi C e la densita' media e' stimata intorno a 13.