L’età delle rocce

Minuscoli cristalli di zircone dell’Australia Occidentale hanno circa 4.4 miliardi di anni, più di qualsiasi roccia intera trovata sulla Terra.

I geologi rispondono a due domande diverse sull’età. Quale di queste rocce è più antica? È la datazione relativa, che usa l’ordine degli strati e i fossili che contengono. Quanti anni ha questa roccia? È la datazione assoluta, che usa il decadimento regolare degli atomi radioattivi. I due metodi si sono sviluppati separatamente e oggi si verificano a vicenda.

Più antico sotto, più recente sopra

Le rocce sedimentarie si formano particella dopo particella e strato dopo strato, ciascuno deposto sul precedente. Quindi, in una successione di strati indisturbata, uno strato deve essere più antico di qualsiasi strato sovrastante. L’USGS lo chiama principio di sovrapposizione. I fossili aggiungono un secondo indizio. Fra la fine degli anni 1700 e l’inizio degli anni 1800, l’ingegnere inglese di canali William Smith e gli scienziati francesi Georges Cuvier e Alexandre Brongniart scoprirono che rocce della stessa età contengono gli stessi tipi di fossili, anche a grande distanza. Smith usò questa osservazione per prevedere quali rocce si trovassero sotto le colline attraversate dai suoi canali, e i geologi la usarono per riconoscere rocce della stessa età sui lati opposti della Manica. L’idea alla base è oggi chiamata principio di successione faunistica.

Orologi dentro i minerali

La sovrapposizione indica quale strato è più antico, ma non di quanto. Per ottenere un’età in anni, i geologi usano la datazione radiometrica. Alcuni elementi nelle rocce e nei minerali hanno isotopi radioattivi che decadono in isotopi stabili di altri elementi a un ritmo costante. Quelli usati per le rocce più antiche hanno tempi di dimezzamento da circa 700 milioni a oltre 100 miliardi di anni (USGS). Misurando quanto isotopo originale rimane e quanto prodotto si è accumulato, si ricava il tempo trascorso dalla formazione del minerale. A rigore, il metodo misura l’ultima volta in cui la roccia è stata fusa o alterata abbastanza da azzerare il suo orologio radioattivo.

Il tempo di dimezzamento è il tempo necessario perché decada metà degli atomi radioattivi. Dopo un tempo di dimezzamento ne rimane metà; dopo due, un quarto; dopo tre, un ottavo. Poiché non conta la quantità iniziale, ma solo il rapporto fra ciò che rimane e ciò che si è formato, l’orologio funziona anche su un cristallo troppo piccolo per essere pesato a mano.

I materiali più antichi della Terra

I dati provengono dall’USGS. Ga indica miliardi di anni fa. Rocce antiche di oltre 3.5 miliardi di anni si trovano in ogni continente, ma nessuna appartiene alla prima crosta del pianeta. Sono colate laviche e sedimenti deposti in acque poco profonde, il che significa che la Terra aveva già una storia prima della loro formazione. Per ricavare l’età della Terra stessa, gli scienziati considerano Terra e meteoriti come parti di un unico sistema e seguono come è cambiato il rapporto fra piombo-207 e piombo-206 durante il decadimento dell’uranio. Il risultato è 4.54 miliardi di anni.