Le rocce che formano la crosta terrestre contengono la "registrazione" dei 4,6 miliardi di anni di storia della Terra. Questo intervallo di tempo è quello che gli studiosi chiamano "tempo geologico".
Le rocce che formano la crosta terrestre contengono la "registrazione" dei 4,6 miliardi di anni di storia della Terra. È difficile immaginare la vastità di questo intervallo di tempo, detto dagli studiosi "tempo geologico", se ci si limita a considerare concetti familiari quali giorni, mesi, anni (fig. 1).
Fig. 1 - Scala del tempo geologico.
È necessario invece abituarsi all'idea che sono i milioni e le decine di milioni di anni che devono essere utilizzati per descrivere fenomeni come la nascita di una catena montuosa, la chiusura di un oceano, l'erosione di una montagna, la formazione di un deserto. La nostra vita è troppo breve per osservare un fenomeno geologico nella sua totalità, anche se terremoti ed eruzioni vulcaniche ci ricordano che siamo su un pianeta "vivo".
Lo sviluppo delle conoscenze sulla reale età della Terra fu ostacolato inizialmente dal fatto che i primi studiosi del '600, strettamente legati alle interpretazioni bibliche, non andavano oltre le poche migliaia o decine di migliaia di anni; famoso è il caso dell'Arcivescovo irlandese Ussher che, nel 1664, attribuì con assoluta certezza la nascita della Terra all'anno 4004 a.C., giorno 26 ottobre, ore 9,00 di mattina (fig. 2).
Fig. 2 - L'Arcivescovo irlandese Ussher.
Nicola Stenone, grande scienziato del XVII secolo, fu il primo ad enunciare due principi fondamentali per la geologia:
- gli strati rocciosi che oggi vediamo, si sono deposti orizzontalmente;
- gli strati più vecchi vengono ricoperti da strati sempre più recenti, mano a mano che ci si sposta dal basso verso l'alto. Il tutto a condizione che la successione di strati non sia stata capovolta da eventi geologici successivi (fig. 3).
Fig. 3 - Ipotesi di Stenone.
Sulla base del lavoro di Stenone, furono poi i primi "pionieri" della geologia, vissuti tra il Settecento e l'Ottocento, a dare un fortissimo impulso alla descrizione dettagliata della storia della Terra, iniziando a decifrare le pagine contenute nel grande "libro delle rocce".
James Hutton (fig. 4), un geologo scozzese della fine del '700, elaborò poi il concetto di "tempo geologico", per il quale ciascun livello di roccia rappresenta un lasso di tempo ben definito: si trattò di una scoperta che consentì di compiere un grande passo in avanti, ponendo le basi per una prima cronologia della storia terrestre. I primi studiosi si accorsero però che era impossibile attribuire ad ogni singolo strato una precisa quantità di tempo geologico, perché non è calcolabile con certezza quanto tempo è stato necessario affinché lo strato si deponesse.
Fig. 4 - Il geologo scozzese Hutton.
L'ingegnere inglese William Smith (1769-1839) fu il primo studioso a confermare le ipotesi di Hutton, accorgendosi che i fossili erano presenti all'interno delle rocce sedimentarie stratificate, secondo un ordine ben definito. Esaminando in sequenza, dal basso verso l'alto, alcune successioni di strati, Smith si accorse infatti che ogni strato roccioso conteneva una certa specie o una ben definita associazione di fossili, non osservabile negli strati sottostanti, e neppure in quelli sovrastanti.
Smith riuscì così a mettere in relazione tra loro affioramenti rocciosi distanti anche centinaia di km gli uni dagli altri, paragonabili in quanto caratterizzati dalla stessa successione verticale di specie fossili (fig. 5).
Fig. 5 - Scoperta di Smith.
Grazie a quanto ottenuto dall'ingegno di questi due "pionieri", si è cominciato a capire che, a causa dell'evoluzione ed estinzione degli esseri viventi, differenti tipi di organismi vissero in intervalli di tempo differenti della storia della Terra. Inoltre un'altra importante osservazione possibile fu che ogni specie fossile aveva una ben determinata "durata di vita", lasciando il posto ad altre specie, originatesi dalle precedenti o completamente nuove (fig. 6).
Fig. 6 - Contenuto fossilifero.
Si fu in grado così di suddividere il tempo geologico in intervalli, stabilendo una cronologia relativa sempre più precisa della storia della Terra, anche se alcuni errori eclatanti [approfondimento 35] sono stati commessi (fig. 7).
Fig. 7 - Il fisico e matematico Kelvin.
Si trattava di una cronologia relativa, e non assoluta: i geologi dell''800, infatti, osservando come al di sopra di un certo livello roccioso in tutte le sequenze rocciose del globo, i fossili di Dinosauri scompaiono e diventano abbondanti i fossili di Mammiferi, erano in grado di stabilire che la scomparsa dei Dinosauri precedette l'inizio del regno dei Mammiferi (fig. 8). Non era possibile però risalire a quante migliaia o milioni anni fa questo evento ebbe luogo.
Fig. 8 - Impronte di Dinosauri.
La cronologia relativa, ricostruita in base ai fossili, divide il tempo geologico in intervalli di tempo che hanno durata variabile: è come se si dividesse l'età della Terra in cassetti, all'interno dei quali stanno altri cassetti più piccoli, e così via.
I più grandi sono gli Eoni (fig. 9), che hanno una durata molto lunga; ne sono stati riconosciuti tre:
1. Archeano, il più antico, si fa iniziare a 4600 milioni di anni fa e si fa terminare a 2500 milioni di anni fa, per una durata di 2100 milioni di anni.
2. Proterozoico, il secondo, inizia a 2500 milioni di anni fa e termina a 540 milioni di anni fa, con una durata di 1960 milioni di anni.
3. Fanerozoico, l'ultimo, in cui stiamo vivendo attualmente, che inizia a 540 milioni di anni fa.
Fig. 9 - Proporzioni degli Eoni.
All'interno degli Eoni gli studiosi hanno suddiviso il tempo in intervalli più brevi, le Ere, limitati dalla comparsa o scomparsa di gruppi di organismi (fig. 10).
1. Nell'Eone Archeano, le informazioni sono troppo scarse per poter suddividere questo lasso di tempo in intervalli, per cui non sono stati istituiti intervalli di tempo inferiori.
2. Nell'Eone Proterozoico, le informazioni sono maggiori, per cui sono state istituite tre Ere, dette semplicemente Proterozoico III, II, I dalla più vecchia alla più giovane.
3. Nell'Eone Fanerozoico si riconoscono tre Ere.
a) L'Era Paleozoica (da 540 a 250 milioni di anni fa), iniziata con la comparsa dei primi organismi a guscio solido, si spinse fino alla più grande estinzione della storia della Terra, avvenuta 250 milioni di anni fa, quando scomparve il 90% delle specie viventi.
b) L'Era Mesozoica (da 250 a 65 milioni di anni fa) si estese per i successivi 185 milioni di anni, e terminò con l'estinzione dei Dinosauri.
c) Nell'Era Cenozoica (da 65 milioni di anni fa ad oggi), l'inizio coincise con la grande evoluzione dei Mammiferi, che soppiantarono i Dinosauri.
Fig. 10 - Periodi e specie viventi.
La suddivisione delle ere, come sopra indicata, ha inevitabilmente acceso notevoli contrasti ponendo gli scienziati a confronto [approfondimento 36] (fig. 11). Le Ere sono suddivise in intervalli di tempo di durata minore, detti Periodi; questi sono ulteriormente suddivisi in Epoche, e le Epoche in Età.
La scala relativa del tempo geologico, fino all'inizio del XX secolo, era ancora quasi del tutto inutile per decifrare la storia terrestre, perché mancava la grandezza fondamentale per ogni tipo di ricostruzione storica: il tempo.
Fig. 11 - Il professore di geologia Sedgwick.
Anche i nostri libri di storia sarebbero di poca utilità se, accanto alla narrazione delle lotte fra Atene e Sparta, alla descrizione della nascita del Sacro Romano Impero, non vi fossero anni, mesi, giorni, ai quali fare riferimento. Il grande libro della storia terrestre fino ai primi del '900, era privo di valori assoluti di tempo: gli studiosi non erano in grado infatti di calcolare l'età assoluta delle rocce.
Ma la grande scoperta della radioattività naturale ribaltò il quadro: con l'aiuto di questo potentissimo strumento, a partire dai primi decenni del '900, datazioni radiometriche sulle rocce permisero di stabilire la vera età della Terra, ed in seguito di costruire la scala assoluta del tempo geologico, che oggi stabilisce la successione degli eventi, dando loro un'età precisa. Oggi si conosce con precisione quasi assoluta, a meno di poche decine di milioni di anni, l'esatta durata delle Ere, Periodi, Epoche ed Età che compongono il tempo geologico [approfondimento 34].