FrontiersEarly Earth differentiation

La nascita e l’infanzia della Terra fu un periodo di profonda differenziazione che coinvolse una massiccia riorganizzazione interna in nucleo, mantello e proto-crosta, tutto entro poche centinaia di milioni di anni dalla formazione del sistema solare (t0). Prove fisiche e isotopiche indicano che la formazione di nuclei ricchi di ferro è avvenuta generalmente molto presto nei planetesimi, i mattoni della proto-Terra, entro circa 3 milioni di anni da t0. Le fasi finali dell’accrescimento planetario terrestre coinvolsero impatti giganti violenti e tremendamente energetici tra oggetti con nucleo segregato di dimensioni da Mercurio a Marte ed embrioni planetari. Come conseguenza del riscaldamento da impatto, la Terra primitiva era a volte parzialmente o totalmente fusa, aumentando la probabilità di un equilibrio ad alta pressione e ad alta temperatura tra i materiali che formavano il nucleo e il mantello. Il mantello di silicato della Terra possiede armoniosamente livelli di abbondanza degli elementi siderofili Ni e Co che possono essere riconciliati dall’equilibrio tra lega di ferro e silicato in condizioni paragonabili a quelle previste per un oceano di magma profondo. La solidificazione di un oceano di magma profondo potrebbe aver comportato la segregazione cristallo-fango ad alte pressioni, ma il successivo rimescolamento convettivo del mantello potrebbe aver ampiamente cancellato la stratificazione nascente. Tuttavia, le rocce primitive del mantello superiore presentano apparentemente alcuni rapporti di elementi litofili non condritici maggiori e in tracce che possono essere plausibilmente collegati alla differenziazione precoce delle fasi del mantello ad altissima pressione. Gli effetti geochimici del frazionamento dei cristalli in un oceano di magma profondo sono in parte limitati dalla sperimentazione ad alta pressione. Il confronto tra i modelli composizionali per il mantello convettivo primitivo e la massa di silicati terrestri permette generalmente, e forse favorisce, un frazionamento totale del 10-15% di un assemblaggio del mantello profondo composto prevalentemente da Mg-perovskite e con quantità minori ma importanti dal punto di vista geochimico di Ca-perovskite e ferropericlasio. L’isolamento a lungo termine di un tale ammasso di cristalli è generalmente coerente con i vincoli isotopici per i rapporti Sm/Nd e Lu/Hf integrati nel tempo nel mantello superiore moderno e potrebbe spiegare le caratteristiche di alcuni serbatoi isotopici del mantello. Anche se c’è ancora molto da imparare sul primo periodo formativo dello sviluppo della Terra, una convergenza di argomenti teorici, fisici, isotopici e geochimici sta cominciando a produrre un ritratto autoconsistente della Terra nascente.

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