Mille volti cambiati nel tempo Secondo la teoria della tettonica a placche, il guscio esterno della Terra, rigido e dello spessore di circa 100 chilometri (la litosfera), non è unitario, ma frammentato in una decina di placche principali, più un certo numero di placche minori, che si muovono l'una rispetto all'altra, galleggiando sopra uno strato meno rigido e più viscoso (l'astenosfera). Le placche, divergendo, si formano lungo l'asse della dorsale medio-oceanica, una formazione di montagne sottomarine che si allunga per oltre 40 mila chilometri interessando tutti gli oceani; poi si spostano e affondano sotto altre placche nelle fosse oceaniche, oppure slittano l'una accanto all'altra. Grazie a strumenti scientifici sempre più sofisticati oggi è possibile sondare a profondità via via maggiori gli abissi terrestri, in modo da poter riprendere in tre dimensioni l'aspetto del mantello, cioè lo strato che si trova sotto la crosta terrestre fino a 2900 chilometri di profondità. In seguito a questi rilevamenti, in Africa orientale, nella zona della Rift Valley (dal fiume Zambesi al lago Vittoria) e nel Pacifico, presso le isole Hawaii, sono state così scoperte correnti ascendenti di magma chiamate "pennacchi" (in inglese "super-plumes") che salgono dal mantello per poi sprofondarvi di nuovo sotto l'Asia, dove prendono il nome di "cold-plumes" (pennacchi freddi). Proprio grazie al movimento delle placche e delle due grandi correnti ascendenti e discendenti, il nostro pianeta ha cambiato radicalmente volto dalla sua nascita a oggi; inoltre, gli sconvolgimenti così provocati e l'attività vulcanica ad essi legata hanno permesso la formazione dell'atmosfera, e quindi della vita, e le successive grandi ondate di estinzioni. Un pianeta inospitale simile alla Luna La Terra non si formò tutta in una volta, ma andò aumentando sempre più le proprie dimensioni fino a raggiungere quelle attuali. Questa "crescita" non fu spontanea, ma si dovette agli impatti e alle fusioni di molti piccoli pianeti, residui della nebulosa primordiale che aveva originato il sistema solare [v. "La nascita del sistema solare", Newton, febbraio 1998]. Per giungere dalle dimensioni di poche decine di chilometri dei pianetini alle attuali dimensioni della Terra, occorsero decine di milioni di anni. Un impatto gigantesco Alla fine della crescita, probabilmente, si verificò anche un gigantesco, catastrofico impatto con un corpo celeste della grandezza di Marte. Molti studiosi ritengono che i frammenti staccatisi per questo gigantesco scontro, riunendosi poi attorno alla Terra, abbiano formato la Luna. Il nucleo e l'atmosfera terrestre si svilupparono contemporaneamente all'espansione della Terra stessa. I pianetini impattavano con la Terra antica a una velocità superiore ai 10 chilometri al secondo. L'enorme energia dell'impatto, trasformandosi in calore, fondeva i materiali che componevano i pianetini o li faceva evaporare. Con la fusione dei materiali, la diversa densità degli elementi che li componevano faceva affondare quelli di tipo metallico, ad alto contenuto ferroso, nella parte centrale della Terra formando così il nucleo del pianeta. Al contrario, gli elementi che evaporavano si trasformavano in gas creando la primitiva atmosfera.

Alla fine dell'espansione della Terra, si formarono anche gli oceani. L'antica atmosfera conteneva molto vapore acqueo ricevuto dai pianetini. Con la diminuzione degli impatti con questi ultimi, la temperatura dell'antica atmosfera si abbassò e il vapore acqueo, divenuto acqua, cadde sulla superficie. Questa fu l'origine degli oceani. A mano a mano la composizione e lo spessore (o la profondità) dell'atmosfera e degli oceani sono andati modificandosi. Nell'atmosfera primordiale erano presenti grandi quantità di idrogeno, ma gradualmente questo gas si è disperso nello spazio e il pianeta è stato circondato da un'atmosfera e da mari che hanno come principali elementi acqua, anidride carbonica e azoto. Il Dna sbocciò sotto un camino Le prime forme di vita sul nostro pianeta apparvero quattro miliardi di anni fa [v. "L'avventura della vita sulla Terra", Newton, dicembre 1997]. A quell'epoca il globo era andato raffreddandosi a causa della diminuzione degli impatti con i pianetini. Dopo essersi raffreddata, la superficie terrestre si indurì e si formarono le placche oceaniche. Nei punti in cui il mantello risaliva verso la superficie, si ruppero le placche oceaniche e nacque la dorsale medio-oceanica. E nei punti della dorsale in cui il mantello emergeva, iniziò a formarsi una nuova crosta oceanica, di basalto. Arcipelaghi oceanici Le placche iniziarono a formarsi nella dorsale medio-oceanica, a muoversi e ad affondare sotto altre placche nelle fosse oceaniche. Iniziò così quel movimento incessante, attivo ancora oggi, della tettonica a placche. La crosta oceanica, nei punti in cui affondò sotto il mantello, fondendosi in parte, formò il magma granitico che compone la crosta continentale. Questo magma granitico, risalendo, iniziò a dar vita ai continenti sotto forma di arcipelaghi oceanici. Nella dorsale medio-oceanica si formarono anche punti in cui veniva eruttata acqua ad alta temperatura: i cosiddetti "camini neri" ("black smokers"). L'acqua marina, penetrando nelle fenditure della crosta terrestre, a contatto col magma si riscaldava e diventava bollente. Quest'acqua fondeva gli elementi metallici circostanti in gran quantità, fuoriuscendo poi dalle bocche dei "camini neri". L'alta temperatura e la presenza di sali minerali sciolti nell'acqua marina avrebbero quindi favorito la trasformazione di alcuni tipi di materia organica (amminoacidi) in Rna, Dna e di conseguenza dato origine alla vita. Questa è almeno l'ipotesi più accreditata sulla nascita della vita. Alcuni ricercatori sostengono invece che il primo Dna si sia formato sulla terraferma, magari in piccole estensioni di acqua; altri addirittura che le molecole della vita siano giunte sulla Terra attraverso le comete, da chissà quali profondità dell'universo.

Un effetto-serra primordiale All'epoca della formazione della Terra, il Sole era meno brillante del 30 per cento rispetto a oggi. Poi la sua luminosità è andata aumentando. Ma se ciò ha provocato, per esempio in Venere, la scomparsa dei mari e la trasformazione del pianeta in una fornace arida (con atmosfera di anidride carbonica, pressione di 90 atmosfere e temperatura al suolo di 450°C), sulla Terra ciò non è avvenuto. L'aumento della luminosità del Sole deve aver necessariamente esercitato un'influenza anche sulla Terra, tuttavia è accertato che la temperatura del nostro pianeta non ha subìto cambiamenti rilevanti dal passato a oggi. A stabilizzarla è stata la presenza contemporanea di mari e terre emerse. Nell'atmosfera terrestre originaria era presente una quantità di anidride carbonica pari a quella dell'attuale Venere. Ciò provocò un intensissimo effetto-serra, lo stesso fenomeno che oggi, a causa dell'inquinamento, minaccia di far salire la temperatura. Ma all'epoca, grazie a questa circostanza, anche sotto il Sole poco luminoso i mari non si congelarono. Se però la composizione dell'atmosfera terrestre fosse rimasta costante, con il successivo aumento della luminosità solare anche la temperatura del pianeta avrebbe finito per aumentare. Tuttavia sulla Terra si verifica un complesso ciclo di trasferimento dell'anidride carbonica tra atmosfera, mari e terre emerse, cosicché la sua quantità (finché resta, perlomeno, nelle "dosi" stabilite dalla natura) è controllata e la temperatura della superficie terrestre viene tenuta stabile. L'anidride carbonica giunge nell'atmosfera con i gas eruttati dai vulcani, poi torna sulla superficie attraverso le piogge e, quando queste erodono il terreno, si lega agli elementi delle terre emerse, viene trasportata ai mari e si fissa alle rocce dei fondali. Se la temperatura aumenta, evapora più acqua dai mari, aumentano le piogge e l'anidride carbonica viene eliminata dall'atmosfera in misura maggiore, riducendo così l'effetto-serra. Perciò questo sistema riesce a controllare l'aumento della temperatura.