Nessun essere vivente sarebbe sopravvissuto sulla terra dei primordi: eruzioni vulcaniche, bombardamenti di meteoriti, impatti di comete gigantesche, ma soprattutto un'aria irrespirabile, una vera e propria miscela tossica e letale.
Da quando negli spazi interstellari la Terra e gli altri pianeti nascevano per aggregazioni e condensazioni dalla nebulosa (in cui poco prima si era acceso il Sole) sono passati circa quattro miliardi e mezzo di anni. Allora la Terra era una sfera delle dimensioni attuali, surriscaldata nella sua fase di accrescimento per l'attrito dei materiali che l'avevano formata nonché per l'energia liberata dagli innumerevoli impatti dei planetesimi (o protopianeti) (capitolo 1. L'interno della Terra [approfondimento 1]) che erano sfuggiti all'aggregazione planetaria. Allora il nucleo doveva essere totalmente fuso e circondato da un mantello pastoso la cui superficie era probabilmente fusa, come un gigantesco spazio oceanico di magma su cui cadevano piogge di meteoriti e di comete (fig. 1).
Fig. 1. Paesaggio primordiale.
La Terra era, quindi, un unico, gigantesco vulcano di forma sferica, dal cui raffreddamento nacque una primitiva crosta di composizione basaltica (capitolo 7. Le rocce e i minerali). Ben presto si manifestarono estesi movimenti convettivi (capitolo 2. La tettonica delle placche) nel sottostante mantello (capitolo 1. L'interno della Terra) che portavano a lacerazioni, innalzamenti e sprofondamenti della crosta neonata. Le poderose degassazioni del materiale semifuso proveniente dalle braccia ascendenti delle celle convettive immettevano sopra la superficie terrestre i vapori che ne avrebbero formato l'atmosfera primitiva. La parziale condensazione di questi vapori avrebbe invece generato la primitiva idrosfera del nostro pianeta.
Le comete e le meteoriti che cadevano sulla Terra in questi tempi del Grande Bombardamento contenevano cospicue quantità di minerali idrati che a loro volta contribuivano ad incrementare il volume dell'idrosfera, tanto da dare origine ai primi mari.
Il paesaggio che caratterizzava la superficie terrestre, circa quattro miliardi di anni fa, doveva quindi essere dominato da sconfinate distese di lave basaltiche in parte solidificate ed in parte in attività eruttiva e di emanazione gassosa nonché da mari ampi ma poco profondi, da cui emergevano isole vulcaniche.
Purtroppo, del quadro descritto sopra, non abbiamo prove geologiche dirette perché le vestigia della primitiva crosta (capitolo 1. L'interno della Terra) basaltica sono state interamente cancellate dal tormentato e tumultuoso dinamismo della nostra Prototerra. Le più antiche testimonianze dirette della crosta terrestre risalgono a poco meno di quattro miliardi di anni (più precisamente 3962 milioni di anni) e sono state ritrovate in prossimità del Gran Lago degli Orsi in Canada (Gneiss di Acasta [approfondimento 37]). Esse sono rappresentate da ammassi rocciosi costituiti da prodotti dalla trasformazione, in condizioni di alte temperature e pressioni, di più antichi sedimenti o di rocce magmatiche granitiche (capitolo 7. Le rocce e i minerali), una composizione molto simile a quella che costituisce i continenti attuali. Tracce molto interessanti di una crosta continentale primordiale sono presenti in Groenlandia, Australia e Sudafrica dove, in una successione di rocce risalenti a 3.500 milioni di anni fa, si rinvengono lave basaltiche molto simili a quelle che oggi caratterizzano la crosta oceanica. Questa osservazione ha aperto accese discussioni tra gli studiosi, nonché divergenti interpretazioni, tra cui la più accreditata propone che questa antichissima dinamica terrestre avesse già innescato i meccanismi propri della moderna Tettonica delle placche (capitolo 2. La tettonica delle placche).
Gli eventi che abbiamo descritto si riferiscono a quell'intervallo di tempo compreso tra 4.000 e 2.500 milioni di anni fa, in cui la Terra ha gradualmente assunto una configurazione simile a quella attuale, intervallo designato dai Geologi come Eone Archeano. Nei tempi successivi, designati geologicamente come Eone Proterozoico ed Eone Fanerozoico, l'evoluzione della Terra ha seguito meccanismi molto simili a quelli vigenti attualmente.
L'Eone Archeano (fig. 2) è il primo intervallo di tempo individuato dai geologi. Essi hanno stabilito che questa prima fase della storia della Terra, così povera di indizi, fosse separata dalle successive, di cui si conoscono maggiori informazioni.
Fig. 2 - Schema degli Eoni precambriani.
Purtroppo, quasi tutti gli affioramenti di roccia su cui gli studiosi intendevano investigare sono stati distrutti dall'erosione (capitolo 6. Erosione e pianura) o alterati dal fenomeno noto come metamorfismo (capitolo 7. Le rocce e i minerali), centinaia di milioni di anni or sono. Ci sono però alcuni nuclei rocciosi archeani, che formano estese zone piatte dette dai geologi, per la loro particolare conformazione, "scudi". Gli scudi meglio conservati sono localizzati in Sud America, Canada, Africa, India e Australia, costituiti principalmente da rocce di tipo magmatico (capitolo 7. Le rocce e i minerali), formate in seguito alla consolidazione di grandi volumi di magma risalito dal mantello sottostante, e di tipo metamorfico come gli gneiss. Gli scudi erano i "nuclei di partenza" per la costruzione dei continenti (fig. 3).
Fig. 3 - Piattaforme cratoniche.
Infatti, sulla crosta continentale appena formatasi, si sovrapposero rocce derivate dalle lave emesse dai vulcani, insieme a una enorme quantità di gas che continuavano a formare un'atmosfera primitiva [approfondimento 38]. Queste rocce formano le cosiddette "cinture di rocce verdi" (dette in inglese Greenstone Belts) (fig. 4), aree costellate da un gran numero di centri vulcanici e rocce vulcaniche, poi sottoposte a metamorfismo, che ha conferito loro il caratteristico colore verde.
Fig. 4 - Rocce verdi.
Dopo la stabilizzazione degli scudi, molte loro parti sprofondarono e furono ricoperte dagli oceani primitivi [approfondimento 41] e servirono come "pavimento" per la deposizione di sabbie e altri materiali contenuti nell'acqua e derivate dall'erosione. Questi depositi diedero poi luogo a estese coperture di rocce sedimentarie che, impilandosi strato dopo strato durante le Ere successive hanno raggiunto spessori dagli 1 ai 3 km.
L'Archeano è un Eone caratterizzato dal calore sprigionato con violenza dall'interno della Terra, nel quale gran parte dei blocchi di crosta appena formata si inabissavano nel mantello (capitolo 1. L'interno della Terra); tuttavia, alcuni dei nuclei rocciosi originari furono preservati fino a 2,5 miliardi di anni fa. Questo fenomeno, dovuto ad eventi metamorfici, portò l'unione dei microcontinenti presenti, in zone più ampie, dette "cratoni" (dal greco kràtos - forte, robusto) (fig. 5).
Fig. 5 - Scudo groenlandese.
Il secondo Eone, in cui è stata suddivisa la storia della Terra, è l'Eone Proterozoico, intervallo di tempo che va dalla fine dell'Archeano all'inizio dell'Era Paleozoica, e comprende circa 2 miliardi di storia del nostro Pianeta. Durante questo Eone, la Terra è passata dal "caos" primordiale ad un mondo più simile al nostro, e più vivibile per gli organismi.
Le tracce presenti nelle rocce terrestri indicano quattro eventi principali, grazie ai quali gli scienziati sono riusciti a ipotizzare una ricostruzione della disposizione dei continenti.
a) EVENTO METAMORFICO: le tracce di questo evento sono già presenti nelle rocce archeane, e pare che questo evento metamorfico sia continuato fino ad 1 miliardo di anni fa.
b) TRACCE DELLA PRIMA OROGENESI: si ritrovano in Canada, nella zona nord-occidentale, e sono datati 2 miliardi di anni fa.
c) GLACIAZIONI: le tilliti sono rocce sedimentarie clastiche [approfondimento 30] depositate dall'avanzamento del fronte dei ghiacciai. Le più antiche tilliti si trovano in Canada, vicino al Lago Huron, e hanno 2,3 miliardi di anni. Rocce dello stesso tipo e della stessa età si trovano anche in Wyoming, Finlandia, Sud Africa e India. Successive a queste, se ne trovano altre sparse nei vari continenti, e datate 850-600 milioni di anni fa. Gli scienziati ritengono quindi che ci siano state almeno 4 fasi glaciali, tra i 2,5 miliardi di anni fa e i 600 milioni di anni fa. L'ultima sarebbe stata la più grande glaciazione mai avvenuta sulla Terra, detta Glaciazione Vanageriana.
d) FORMAZIONE DI UN "SUPERCONTINENTE": la presenza di resti di catene orogenetiche coeve (e di composizione uguale) in Sud Africa, India, Australia, Nord America e Groenlandia sembra indicare che, circa 1 miliardo di anni fa, questi continenti erano uniti. Gli scienziati hanno chiamato questo supercontinente RODINIA. In realtà, nelle rocce risalenti a circa 600-500 milioni di anni fa, si trovano indizi che lasciano supporre una rottura di Rodinia in 4 continenti separati: GONDWANA (i continenti dell'emisfero meridionale), LAURENTIA (Nord America più Groenlandia), BALTICA (l'attuale Nord Europa) e la SIBERIA.
Enormi quantità di materiali si deposero in questo arco temporale, sulla solida base fornita dai blocchi cratonici che si erano stabilizzati alla fine dell'Archeano. Le rocce del Proterozoico possono essere suddivise in cinque litologie fondamentali, che testimoniano la presenza di crosta continentale (capitolo 1. L'interno della Terra). Tra queste vi sono rocce di tipo vulcanico (capitolo 7. Le rocce e i minerali), calcareo (capitolo 7. Le rocce e i minerali), dolomitico, evaporitico (capitolo 7. Le rocce e i minerali); accanto a queste si continuarono a depositare estese coperture ad altissimo contenuto in ferro, le cosiddette "Banded Iron Formations", dette BIF, che oggi sono la sorgente di quasi tutto il ferro presente sulla superficie terrestre. I sedimenti che formarono le BIF si depositarono in abbondanza fino a 2 miliardi di anni fa, poi cessarono (fig. 6).
Fig. 6 - BIF.
A partire da 2 miliardi di anni fa si fecero invece molto diffusi i cosiddetti "Red Beds", rocce caratterizzate dal colore rosso, che derivava dal processo di ossidazione del ferro contenuto nelle acque del mare prima della sua deposizione sul fondo. La comparsa di queste rocce color ruggine si è rivelato un prezioso indizio per gli scienziati, che hanno così ricostruito il notevole incremento, proprio a partire da 2 miliardi di anni fa, dell'ossigeno sciolto nelle acque oceaniche, elemento necessario ai processi di ossidazione.
E' all'attività degli organismi fotosintetici [approfondimento 42], che già da centinaia di milioni di anni popolavano le acque degli oceani terrestri, che si deve questo incremento di ossigeno nelle acque, evento cruciale per lo sviluppo della vita sulla Terra.
Recenti scoperte fanno coincidere la comparsa della vita sulla Terra con 3,8 miliardi di anni fa, che corrisponde all'età di un affioramento di gneiss della Groenlandia nel quale sono state scoperte tracce di carbonio prodotte da organismi viventi.
Mentre nel caso della Groenlandia si tratta di prove indirette, i primi, veri e propri fossili risalgono a circa 3,5 miliardi di anni fa: si tratta di cianobatteri (alghe blu-verdi), minuscoli organismi unicellulari fotosintetici. Le alghe blu-verdi sono responsabili della formazione delle cosiddette stromatoliti (fig. 7), successioni di strati formati alternativamente da alghe blu-verdi e da sedimenti inorganici.
Fig. 7 - Stromatoliti fossili.
Le stromatoliti si formano tutt'oggi in zone costiere calme (fig. 8), e furono molto abbondanti durante tutto il Proterozoico.
Fig. 8 - Stromatoliti attuali..
La fine del Proterozoico viene fatta coincidere con la comparsa dei primi animali pluricellulari, avvenuta fra i 620 e i 550 milioni di anni fa: la famosa fauna di Ediarca (fig. 9) [approfondimento 43], in Australia occidentale, costituita da tracce fossili eccezionalmente ben conservate di organismi pluricellulari a corpo molle, è la prima, eccezionale testimonianza della "fioritura" della vita che avrà luogo nella successiva Era Paleozoica.
Fig. 9 - Fauna di Ediacara.