Quando si parla di tempo è facile per noi comprendere grandezze che arrivano all’ordine dei millenni. Le cose si complicano, però, quando si tratta di numeri ben più grandi, come quelli dell’età della Terra che ha ben 4,6 miliardi di anni. Ma perché è così difficile comprendere i tempi geologici? Quando sono state introdotte le prime scale di misurazione? Per rispondere a queste e altre domande abbiamo intervistato Leonardo Sagnotti, Direttore del Dipartimento Ambiente dell’INGV.
Spesso ci è stato detto che davanti all’età del nostro pianeta, l’intervallo che va dalla comparsa del primo Homo ad oggi è paragonabile ad un battito di ciglia. E’ proprio così?
Sì, certo che è così! Si stima che il sistema solare e la Terra abbiano circa 4,6 miliardi di anni e se consideriamo il tempo geologico in cui si è sviluppato il genere Homo questo rappresenta una frazione minuscola di un intervallo temporale molto grande. Spesso si ricorre a una similitudine davvero semplice, cioè si rapporta l’età della Terra alla durata di un anno solare. In questa similitudine, ogni ora è equivalente a circa mezzo milione di anni ed ogni giorno equivale a circa 12,5 milioni di anni. Se consideriamo che il nostro Pianeta si è formato il primo gennaio, tutta la civiltà umana del periodo storico, che comprende lo sviluppo dell'allevamento e dell'agricoltura e si è sviluppata negli ultimi 10.000 anni dopo la fine dell'ultima glaciazione, avviene nell'ultimo minuto prima della mezzanotte del 31 dicembre: è veramente un battito di ciglia! Il genere Homo è più antico ma compare comunque il 31 dicembre, non prima. Continuando con questa similitudine, le prime forme di vita pluricellulare apparirebbero solo il 13 novembre, le prime piante terrestri il 24 novembre, tutti i rettili che si evolvono degli anfibi e poi danno origine ai dinosauri comparirebbero nel mese di dicembre (i dinosauri sarebbero poi scomparsi soltanto il 26 di dicembre). Il Cenozoico, che è L'Era dei mammiferi, infine, si svolgerebbe negli ultimi 5 giorni dell’anno. Grazie alla geologia conosciamo bene quello che noi chiamiamo il Fanerozoico, l’Eone della vita manifesta che si svolge negli ultimi 530 milioni di anni e nella similitudine comprende il periodo tra la seconda metà di novembre e dicembre. Di quello che è avvenuto prima sappiamo molto poco.
Perché spesso è difficile comprendere il tempo geologico?
E’ difficile avere a che fare con i tempi geologici perché parliamo di grandi numeri e la nostra mente tende a far sì che quando superano una certa cifra, in positivo o in negativo, nella nostra percezione essi tendono a diventare uguali. Ne consegue che non si distingue più bene cosa viene prima e cosa avviene dopo, basti pensare al popolarissimo cartoon dei Flintstones, in cui gli uomini preistorici convivono con i dinosauri. Ovviamente non è mai stato così, tra la comparsa del genere Homo e la scomparsa dei dinosauri ci sono circa 63,5 milioni di anni, un'enormità di tempo! Rimanendo in tema di percezione c’è una storiella che raccontava John F. Kennedy su un maresciallo francese che chiese al suo giardiniere di piantare, il mattino seguente, un filare d'alberi di una certa varietà. Il giardiniere disse che l'avrebbe fatto volentieri ma avvisò che quella tipologia di alberi ci avrebbe messo un secolo a svilupparsi completamente. A quel punto il maresciallo rispose “Allora li pianti oggi stesso!”. Se un secolo è un tempo ancora comprensibile per la mente umana, quando abbiamo a che fare con tempi molto più lunghi perdiamo la capacità di raffigurare mentalmente la misura dello scorrere degli eventi, nonostante fenomeni molto lenti possano dar luogo, sulla superficie terrestre, a trasformazioni spettacolari.
Per i ricercatori che si occupano dello studio dei fenomeni e delle dinamiche del pianeta Terra è fondamentale avere il più accurato controllo possibile sulla sequenza degli eventi e sui loro tempi di occorrenza e tassi di evoluzione. Quando si sono iniziate a mettere a punto le prime scale dei tempi geologici?
E’ un processo molto lungo quello dello sviluppo della Scala dei tempi geologici. Il dibattito comincia con la nascita della stratigrafia che si deve a Niccolò Stenone (nome italianizzato del cardinale danese Niels Stensen) che fu anche un naturalista, geologo e anatomista del XVII secolo, e ne ha posto i principi concettuali. In quel momento si inizia a definire una prima nozione di scala stratigrafica, viene compreso che in una successione di sedimenti lo strato che sta sotto è più antico di quello che gli sta sopra. Nei secoli successivi si aprì il dibattito su quanto fosse vecchia la terra. Da una parte c’era chi si basava sulla interpretazione letterale dei fatti narrati nella Bibbia e ne stimava l’età intorno ai 4000 anni; dall’altro c’erano coloro che basandosi sulla geologia affermavano che il nostro Pianeta doveva essere molto più antico, fornendo comunque stime ben lontane da quelle oggi accertate. La svolta si ebbe agli inizi del ventesimo secolo quando si svilupparono le conoscenze sul decadimento radioattivo di alcuni elementi che si trovano nelle rocce. In questo modo è stato possibile fornire una loro datazione assoluta attraverso lo studio degli isotopi degli elementi radioattivi, che hanno un tempo di dimezzamento che per alcuni elementi arriva ad essere anche dell’ordine dei miliardi di anni. E’ così che nel ventesimo secolo si comprende che la Terra ha più di un miliardo di anni. La stima che diamo oggi, di circa 4,4 miliardi, è stata definita a partire dall’età attribuita alle più antiche rocce lunari, studiando i campioni che sono stati portati a terra dalle missioni Apollo. Sul pianeta Terra le rocce più antiche ritrovate e datate con metodi radiometrici sono di circa 4,1 miliardi di anni fa.
Di cosa si occupa la geocronologia?
La geocronologia è quella disciplina che si occupa di dare un ordine ed un'età ai fenomeni geologici per la definizione di una scala dei tempi.
Distinguiamo due possibili metodi per datare gli eventi registrati nelle rocce: uno cerca di fornire una cronologia relativa per stabilire un ordine degli eventi registrati nelle sequenze rocciose in una successione prima - dopo. Su queste basi è organizzata la classificazione geologica dei tempi ed alla terminologia che tante volte abbiamo sentito, si pensi al Giurassico, al Triassico e così via. Questa classificazione non si occupa di dare una data numerica, cosa che fanno invece gli studi di cronologia assoluta, basata sui metodi radiometrici di cui parlavo prima che si fondano sul tempo di decadimento degli isotopi radioattivi che sono contenuti in alcuni minerali delle rocce. In questo modo è possibile fornire una datazione numerica, definita con un intervallo di incertezza.
Cosa sono le unità cronostratigrafiche e come avviene la loro classificazione?
Le unità cronostratigrafiche si riferiscono alla classificazione cronologica delle sequenze rocciose e sono definite in funzione della loro durata in: Eonotemi, Eratemi, Sistemi, Serie, e Piani. Questa classificazione assomiglia un po' a quella degli organismi viventi con categorie sistematiche ordinate in senso gerarchico.
Cosa accade quando uno strato tipo viene trovato e istituito come unità cronostratigrafica?
Normalmente gli studi di stratigrafia cercano delle sequenze rocciose in cui il tempo geologico sia ben scandito. Quando viene trovata una sequenza stratigrafica che ben restituisce una serie di eventi della Terra in successione, in termini di informazioni fisiche, chimiche e paleontologiche, questa può essere elevata a “stratotipo” per lo definizione formale di un certo intervallo di tempo geologico. In questo caso la sequenza stratigrafica viene sottoposta all’esame della Commissione Internazionale di Stratigrafia e se quest’ultima ne riconosce la validità e la capacità di rappresentare al meglio un certo intervallo di tempo del passato, istituisce formalmente a livello globale gli “stratotipi”
Mi hai parlato della Commissione Internazionale di Stratigrafia. Cosa fa esattamente?
La Commissione Internazionale di Stratigrafia appartiene all’International Union of Geological Sciences (IUGS) ed è formata da un gruppo internazionale di esperti sulla ricostruzione del tempo geologico. Il suo obiettivo è quello di affinare sempre di più le conoscenze sulla successione di tempi e a tal fine esamina le proposte che arrivano dalla comunità scientifica per istituire o affinare non solo gli stratotipi, che come abbiamo detto sono pacchetti di rocce che rappresentano al meglio un certo intervallo di tempo geologico, ma anche gli stratotipi dei limiti che separano due età stratigrafiche adiacenti. La Commissione Internazionale di Stratigrafia definisce pertanto i cosiddetti Global Stratigraphic Section and Point (sigla GSSP), ossia sezioni e punti stratigrafici globali.
Ci fenomeni geologici istantanei di cui possiamo renderci conto?
Sì, normalmente le persone hanno conoscenza di eventi geologici importanti e istantanei come i terremoti e le eruzioni vulcaniche. Un forte terremoto dura massimo qualche minuto mentre in un'eruzione vulcanica la fase parossistica è generalmente compresa all'interno di una giornata. Si tratta di fenomeni geologici che possono avere forti ripercussioni sulla superficie terrestre e sulle società umane. Oggi questi fenomeni sono studiati in dettaglio e data la loro occorrenza non è raro nel corso della vita farne esperienza e acquisirne la giusta percezione. Diversamente vanno le cose nel caso di fenomeni molto lenti, come i processi che determinano la morfologia della superficie terrestre. Si pensi all'apertura di bacini oceanici, alla formazione delle montagne così come all'erosione delle catene montuose. Questi processi avvengono in maniera impercettibile e costante durante la nostra vita e non ne abbiamo una reale percezione. Si pensi all'apertura dell'Oceano Atlantico che avviene a una velocità simile alla crescita delle nostre unghie. Si tratta di pochi centimetri l’anno, un tasso di espansione che dal Mesozoico ad oggi hanno fatto sì che tutto i continenti America del Sud del Nord, si siano progressivamente separati da Europa ed Africa con apertura di un bacino oceanico oggi ampio migliaia di chilometri.
Per concludere, la nostra Era è il Cenozoico.. ma in quale Periodo e in quale Epoca ci troviamo?
Ci troviamo nel Cenozoico, il Periodo è il Quaternario, che comprende gli ultimi 2,4 milioni di anni secondo l'ultima classificazione, e l’Epoca in cui viviamo è l’Olocene che copre il periodo di tempo intercorso dalla fine dell’ultima glaciazione. Nell’Olocene, con un clima decisamente più stabile, si sviluppa la civiltà umana come la conosciamo: il genere Homo, che esisteva dall'inizio del Quaternario, arriva all’Olocene con una sola specie (Homo sapiens) che dà origine a civiltà basate sull’agricoltura e sull’allevamento. Da lì a breve avverrà l'evoluzione tecnologica dove l’uomo impara ad utilizzare i metalli, e così via fino ad alla civiltà attuale ma questa non è più geologia, è storia.
Credits immagine di copertina sulla newsletter ricevuta
United States Geological Survey - Graham, Joseph, Newman, William, and Stacy, John, 2008, The geologic time spiral—A path to the past (ver. 1.1): U.S.