TERRA: UN PIANETA VIVO

1. TERRA: UN PIANETA VIVO UTL BIASSONO A.A. 2012/2013 Simone Comi

3. ?

4. COME E’ NATO L’UNIVERSO? • Da sempre gli scienziati e i religiosi hanno tentato di dare una spiegazione all’origine della vita e dell’universo. • Nel ‘900 Lemaitre (FRA), Hubble (USA) contratati da Hoyle (GBR) e dalla teoria dello stato stazionario. • La Teoria che, per ora, risponde a questo quesito è la Teoria del BIG BANG.

5. COME E’ NATO L’UNIVERSO? Edwin Hubble Fred Hoyle Georges Lemaitre «atomo primigenio»

6. COME E’ NATO L’UNIVERSO? • All’inizio piccolissimo e caldissimo • Espansione per scoppio e diminuzione T • Iniziano a formarsi quark,protoni, elementi • Aggregazione elementi: protogalassie • Collasso gravitazionale: galassie e VIA LATTEA

7. COME E’ NATO L’UNIVERSO? LA VIA LATTEA • Galassia a spirale • Diametro 100.000 anni luce (ogni A.L. 9.461 GA) • 200 miliardi di stelle • Centro in direzione costellazione sagittario • Molto bassa a sud. Si nota durante l’estate • Sole in uno dei bracci

12. COME E’ NATO L’UNIVERSO? IL SISTEMA SOLARE • Condensazione in un angolo della galassia di una nube di gas, H, He, grani solidi,ghiaccio, grafite, SiO, Fe • In seguito per rotazione la nube collassa in un corpo centrale denso circondato da gas • Attorno, locali addensamenti generano protopianeti • Nel centro aumenta T e P fino alla reazione nucleare di fusione del H in He • I protopianeti per gravità attirano gas e polveri e si accrescono. • L’alta T del sole e la radianza disperdono gli elementi più leggeri dai pianeti. Quelli più vicini risentono maggiormente della dispersione. → Nasce Sole → Differenziazione tra pianeti

13. COME E’ NATO L’UNIVERSO? Pianeti di tipo terrestre • Mercurio • Venere • Terra • Marte • Massa minore, più concentrati elementi pesanti, più piccoli (raggio 2500-6372)

18. COME E’ NATO L’UNIVERSO? Pianeti di tipo Gioviano • Giove • Saturno • Urano • Nettuno • Densità minore, elementi pesanti + gas, più grandi (r 26.000-70.000 Km)

23. COME E’ NATO L’UNIVERSO? La Terra • Faceva parte di uno dei protopianeti • Riscaldamento dato da collisioni + decadimento radioattivo • Aumento progressivo di T • Si forma nucleo metallico • In superficie Crosta Primaria → Fusione Fe che percola al centro

24. COME E’ NATO L’UNIVERSO? La Terra In seguito collisione con un corpo grande come Marte: • Si forma la Luna • Fusione parziale della Crosta Primaria (Oceano di Magma) Nuova crosta secondaria basaltica (più pesante) Differenziazione e formazione crosta continentale

25. COME E’ NATO L’UNIVERSO? La Terra Ma quanti anni ha la nostra terra? E come facciamo a saperlo?

26. L’ETA’ DELLA TERRA • Erano le 9 del mattino del 26 ottobre 4004 (avanti Cristo, ovviamente)  quando, nel vuoto dello spazio, a circa 150 milioni di chilometri dal Sole, prese corpo la Terra. Siamo agli inizi del 1600 e questa teoria è ipotizzata dall’arcivescovo irlandese James Ussher analizzando le informazioni della Bibbia

27. L’ETA’ DELLA TERRA • Stabilita la data di nascita, c’erano da definire le tappe attraversate dal pianeta  nei suoi (presunti) 5.600 anni di vita. Così si cominciarono a cercare informazioni sul tempo impiegato da quest’ultimo a raffreddarsi, e si elaborarono  i primi metodi scientifici per "leggere" ciò che rocce e fossili potevano raccontare.

28. L’ETA’ DELLA TERRA L’INTUIZIONE DI DARWIN calcolò quanto tempo avrebbero impiegato gli agenti atmosferici a erodere la regione del Weald, nell’Inghilterra sudorientale. Il risultato fu sorprendente: 300 milioni di anni. La Terra, dunque, doveva essere molto più antica di quel che si supponeva.

29. L’ETA’ DELLA TERRA • Contrastato da Lord Kelvin (che affermava che il sole non potesse avere più di 100 M anni) in parte ritrattò. • Nuova ipotesi di Haughton (2.300 M anni) sempre in base al raffreddamento • Ritratta dopo scoperta di alcuni fossili (200 M anni)

30. L’ETA’ DELLA TERRA LA RADIOATTIVITA’ • Henry Becquerel 1896 • La terra non si raffreddava in maniera costante perché in parte veniva riscaldata dal decadimento • Grazie alle proprietà degli elementi radioattivi presenti in moltissime rocce, queste si potevano datare. • Scala cronologica di Barrell

32. L’ETA’ DELLA TERRA LA RADIOATTIVITA’ • Metodo più importante di datazione delle Rocce → DATAZIONE ASSOLUTA • applicabile soprattutto alle rocce eruttive, quelle cioè che si formano per raffreddamento di un magma, al cui interno sono generalmente presenti elementi radioattivi. •  La presenza di questi elementi e dei prodotti del loro decadimento permette, infatti, di stabilire con una certa accuratezza il periodo di formazione delle rocce stesse. • Una sostanza si dice, infatti, radioattiva quando è instabile, cioè quando in ogni dato lasso di tempo una parte di essa si trasforma in altre sostanze (a volte stabili, a volte ancora radioattive).  • Conoscendo la rapidità di questa trasformazione, o per usare un termine tecnico il "tempo di dimezzamento" di una certa sostanza e i prodotti del suo decadimento, è possibile risalire alla data approssimativa della sua formazione.

33. L’ETA’ DELLA TERRA LA RADIOATTIVITA’ Per esempio, l’uranio 238 si trasforma in piombo 206 con un periodo di dimezzamento di 4,5 miliardi di anni. Questo significa che dopo questo tempo un grammo di U-238 si è trasformato per metà in piombo e che dopo altrettanto tempo saranno rimasti 0,25 g di uranio e così via. Succede lo stesso per il rubidio 87 che decade in stronzio 87 con un periodo di dimezzamento di 4,7 miliardi di anni, e per il carbonio 14 che decade in azoto 14 con un periodo di dimezzamento di 5.730 unni. Il ricercatore deve semplicemente "contare" gli atomi dell’isotopo radioattivo ancora presenti nei minerali della roccia e quelli dell’elemento da esso derivato. La loro somma dà il numero di atomi radioattivi iniziali, presenti nella roccia nel momento della sua formazione.

34. L’ETA’ DELLA TERRA LA RADIOATTIVITA’ Il decadimento può quindi funzionare da "orologio", un orologio particolarissimo che funziona come una clessidra basata sulla continua diminuzione dell’isotopo "genitore" (elemento che appare in più forme con lo stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni) e il continuo aumento dell’isotopo "figlio". La difficoltà maggiore nell’applicare questa tecnica, benché ormai ben consolidata, è che spesso non c’è un solo "figlio", ma un’intera catena di nipoti e bisnipoti.

35. L’ETA’ DELLA TERRA ALTRO METODO DATAZIONE: DATAZIONE «RELATIVA» • I metodi di datazione relativi vogliono solo determinare la successione degli eventi geologici o biologici. Per farlo, i criteri finora seguiti sono tre: • Stratigrafico • Litologico • Paleontologico

36. L’ETA’ DELLA TERRA ALTRO METODO DATAZIONE: DATAZIONE «RELATIVA» • il criterio stratigrafico, si basa sull’idea che in una successione di strati, quelli che si trovano più in basso siano sempre quelli più antichi.

37. L’ETA’ DELLA TERRA ALTRO METODO DATAZIONE: DATAZIONE «RELATIVA» il criterio litologico, si basa sull’idea che rocce simili si siano formate nello stesso periodo, e in genere vale per sedimenti depositatisi nel medesimo bacino lacustre o nel medesimo mare. Non è applicabile su aree molto vaste, perché è possibile che rocce identiche si siano depositate anche in periodi molto lontani.

38. L’ETA’ DELLA TERRA ALTRO METODO DATAZIONE: DATAZIONE «RELATIVA» Il metodo paleontologico si basa sui fossili presenti negli strati rocciosi. Generalmente, infatti, le rocce e i fossili che si trovano al loro interno hanno la medesima età. Oggi si pensa che la vita si sia evoluta più o meno allo stesso modo su tutto il pianeta, per cui, quando si riesce a datare in modo preciso un fossile, si può, con buona approssimazione, sostenere che tutti gli strati della Terra che contengono quel fossile abbiano la medesima età.

39. L’ETA’ DELLA TERRA Con questi metodi è stata possibile ricostruire una scala cronologica degli eventi e soprattutto definire l’età della terra.

40. L’ETA’ DELLA TERRA • Nascita 4.7 G Anni • Diminuiscono gli impatti 4 G Anni, cala la T, può esistere Acqua liquida • Prime forme di vita 3.6 G A e atmosfera • 600 M A prime testimonianze di «scontri tra zolle» • 250 M A prima estinzione di massa (Permiano – Triassico). Forse impatto meteorite.

41. La Terra In un anno