L'evoluzione del pianeta Terra - SAIt · Il pianeta con il nome sbagliato ... La Terra è il punto...

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Ph.D. Cristian [email protected]

L'evoluzione del

pianeta Terra

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Ph.D. Cristian Carli – IAPS-INAF

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Geologia:

Iniziò nell’antica Grecia quando Theophrastus (372-287 a.c.) scrisse il Peri

Lithon. I romani iniziarono a catalogare alcune differenze dei materiali e Plinio

il vecchio scrisse in dettaglio alcune descrizio di molti minerali e metalli in uso

e inoltre descrisse correttamente l’origine dell’ambra.

È la scienza che comprende lo studio della Terra solida, le rocce

di cui è composta e i processi per i quali le rocce si modificano.

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Geologia planetaria o

planetologia:

Le scienze planetarie (o planetologia) è lo studio scientifico dei pianeti

(inclusa la Terra), delle lune, e dei sistemi planetari, in particolare quelli

del sistema solare e i processi che li formano.

Un campo interdisciplinario * astronomia

* scienze terrestri

• astronomia planetaria,

• geologia planetaria

(insieme a geochimica

e geofisica),

• studi dell’atmosfera,

• oceanografia,

• idrologia,

• scienze planetarie

teoriche,

• glaciologia,

• pianeti extrasolari.[1]

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Che cos’è la vita?

NASA definition:“Life is a system able to self-maintain + self-replicate, …” [see 2, 3 and references therein]

Vedi lezione successiva del prof. Gallori E.

Condizioni affinché se presente la vita possa mantenersi e ad

un certo punto innescarsi

Queste condizioni si potrebbero presentare su pianeti di

caratteristiche diverse

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Vedi lezione successiva del prof. Gallori E.

Condizioni affinché la vita possa, una volta innescata,

mantenersi e svilupparsi fino a forme molto evolute

Queste condizioni si potrebbero presentare su pianeti con

caratteristiche simili alla Terra

NASA definition:“Life is a system able to self-maintain + self-replicate, and capable of undergoing Darwinian evolution” [see 2, 3 and references therein]

Che cos’è la vita?

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Il pianeta con il nome sbagliato…

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Molto freddo

BrrrrrrrrrrBrrrrrrrrrr

Credi by NASA

Ice-planets

Distanze tra 20

e 40 UA

Temperature

tra -150° e

-210°C

troposfera

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….

Il pianeta con il nome sbagliato…Wooooow The Giants-planets

Distanze

tra 5 e

10 UA. Dimensioni tra 9 e 11

volte il raggio

terrestre

Credi by NASA

….

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Red-Earth Hot-Earth

ohh

Terra!

Distanze tra 0.3 (Mercurio) e 1.5 (Marte) UA

densità tra 5.427 g/cm3 e 3.9335 g/cm³

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Air/clouds-planet

Distanze 0.7 UA

Pressione atmosferica

9.2 Mpa e temperatura

superficiale 462 °C

Che nubi!

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H2O planet

Acquaaa!!

Distanze a 1.0 UA

Distese d’acqua

superficiali = 71%

Abbondanza in

atmosfera di ca. 1%

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Condizioni fondamentali:

La vita su di un pianeta…

presenza d’acqua

presenza di un sistema genetico

Presenza di volatili durante la formazione

dei pianeti H2Ovapore e C, …

Formazione di specchi d’acqua (early

oceans)

Mantenimento dell’acqua nell’atmosfera,

importante «greenhouse» gas

presenza di una fonte di energia

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Planetary habitability – Abitabilità planetariaÈ la misura del potenziale di un pianeta o satellite naturale di ospitare e

sostenere la vita. [4]

La NASA la definisce come la “extended regions of liquid water,

conditions

favourable for the

assembly of com-

plex organic

molecules,

and energy sour-

ces to sustain

metabolism[4]”.

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La vita potrebbe svilupparsi su di un pianeta/satellite o arrivare da

un altro corpo (panspermia) [5,6].

La Terra è il punto fermo da cui si sono estrapolati i presupposti

per studiare le condizioni dove potrebbe esserci la vita e definire

una zona di abitabilità:

legata a

• Caratteristiche della stella

• La composizione totale

• Alle caratteristiche dell’orbita

• All’atmosfera

• Alle interazioni chimiche potenziali

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Caratteristiche di pianeti che potrebbero ospitare la vita:

• Pianeti terrestri con una massa di ± 1 volta di quella

terrestre

• Orbita e rotazione devono permettere una minima

variazione termica e una stagionalità

• Geochimica: è in genere assunto che la vita necessiti

delle stesse fondamenta biochimiche viste sulla Terra,

poiché C, H, O, e N, sono gli elementi chimici reattivi

più comuni nell’universo

• Micro-ambienti nella definizione di abitabilità solo

una sottile porzione del pianetà è necessario supporti la

vita.

La definizione di «Estremofili», organismi che resistono

in condizioni molto estreme ha allargato il bacino di

condizioni di abitabilità negli ultimi anni [7]

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Evoluzione del pianeta:

legata a fattori «geologici»

• Raffreddamento della crosta

• Differenziazione

• Formazione di un atmosfera e dei mari

• Evoluzione Termica del pianeta

• Evoluzione della crosta tettonica delle placche –

vulcanismo – processi di weathering – variazioni climatiche

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Planetesimi si aggregano

La vita di un pianeta…

• 1) Raffreddamento della crosta

La superficie di un pianeta è molto calda e

tendenzialmente fusa (plastica)

Inizia una fase di raffreddamento

importante che porta alla formazione

della crosta primaria.

Modelli di Magma Ocean [8]

Luna

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• 2) Differenziazione

Nei primissimi «anni» di un pianeta

terrestre si forma

anche un processo di

differenziazione

verso il suo interno

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• 3) Formazione di un atmosfera e dei mari

Nel nostro sistema solare oltre alla Terra

presentano un atmosfera: Venere, Giove e

Saturno, Urano e Nettuno,

inoltre le lune: Io, Callisto, Europa,

Ganimede (Giove); Titano ed Encelado

(Saturno) Titania (Urano) e Triton (Nettuno),

Molto deboli sono presenti su Marte e

Plutone, mentre un esosfera è presente su

Mercurio.

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• 4) Evoluzione Termica del pianeta

L’evoluzione Termica è direttamente legata alla

differenziazione nelle prime fasi.

Dipende inoltre da come il calore accumulato può

essere dissipato e dalla composizione, in

particolare dalla presenza di elementi radiogenici

che favoriscono un ulteriore contributo di calore.

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• 5) Evoluzione della crosta tettonica delle placche –

vulcanismo – weathering – variazioni climatiche

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Erosione Weathering chimico

Weathering fisico

• 5) Evoluzione della crosta tettonica delle placche –

vulcanismo – weathering – variazioni climatiche

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La vita su di un pianeta dipende dalla vita del pianeta…

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Datazione:

Geologia…

assoluta relativa

Geological Time Scale GTS è il sistema di cronologia che relaziona la

stratigrafia al tempo International Commission on Stratigraphy [9]

Eone Era Periodo Epoca Età Cronozona

Datazione radiometrica:Sfrutta la conoscenza dell’abbondanza e

del costante tempo di dimezzamento di

isotopi radioattivi

Permette di ordinare gli eventi

mettendoli in relazione.La presenza di alcuni marker permette di correlare eventi analoghi in posti diversi

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Rocce:

Geologia…

Magmatiche

Metamorfiche Sedimentarie

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Tettonica a placche: è la scienza che studia il movimento della

litosfera terrestre.

Geologia…

Deriva dei continenti / Espansione degli oceani

1596 profili dei continenti opposti

sull’Atlantico

1895 l’uso della radioattività e del calore

messo

1915 Wegner iniziò a teorizzarla (The Origin of Continents and Oceans)

Accettata da ca. 1950

Eventi sismici, vulcanismo,

paleomagnetismo tutte conferme a

questa Teoria

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Motti convettivi nel mantello:

Geologia…

Margini divergenti

Margini convergenti

Margini trasformi

Un movimento lento di

trasporto del calore

terrestre all’interno del

mantello, legato a celle

convettive (primario) o

a plume (secondario)

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La vita della Terra…

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James Ussher 4/01/1581 – 21/03/1656


23/10/4004 a.c.

Ore 9:00Nascita della Terra

Seguendo precisi calcoli effettuati

studiando attentamente la Bibbia

Seguirono altri calcoli, ma i conti di Ussher, ripotati nel

«Annales Veteris Testamenti, a prima mundi origine deducti»sono quelli che maggiormente vengono considerati anche dai

Creazionisti

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Per studiare la storia della Terra, come si fa studiando la storia di una vita o di un

popolo, serve un orologio, ovviamente i minuti della terra sono molto lunghi


L’ «infanzia» della Terra, il periodo di

cui abbiamo meno informazioni dirette,

è fondamentale per la vita.

L’Haden, dalla formazione a circa 3.9-

3.8 *109 e l’Archeano da 3.9-3.8 *109 a

2.5 *109.

A fine Precambriano 500 *106 la Terra

era già «adolescente» con oceani e

continenti, la crosta primaria già

modificata e la crosta secondaria e

terziaria già presenti.

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Fin dai greci, nella nostra cultura, si è iniziato a parlare del nostro

pianeta in termini «geologici», ma non prima di un secolo dopo i

calcoli di Ussher si iniziò a trovare un metodo per approfondire lo

studio dell’età della Terra, e solo negli anni ’50 del secolo scorso si

datò l’età simile a quella che è oggi largamente riconosciuta.


Ad oggi datiamo la Terra:4.54 * 109

[10,11]

Il minerale più antico è dato:Zircone da Jack Hills in Western Australia 4.404 * 109

[12,13]

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La vita della Terra …

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Haden (Pre-Archeano):

Circa i primi 600-700 milioni di età


Hades with Cerberus (Heraklion

Archaeological Museum) - King of the

underworld - God of the Dead and

Riches

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In questo eone importanti eventi hanno interessato la Terra ma solo

poche informazioni sono rimaste registrate sulla superficie

Le età della Luna per suddividere l’Adeano:

• Pre-Nectarian, dalla formazione della Luna a 3.92*10 9

• Nectarian fino a circa 3.85*10 9 quando il Late Heavy Bombardment,

era in forte diminuzione.

Recentemente è stata fatta una

nuova proposta [14]:

dove si sono considerati singoli

ritrovamenti per definire queste

età, future scoperte sono state

lasciate per una migliore

suddivisione.

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Poche rocce sono state datate

come pre-archeane

Western Greenland,

Northwestern Canada,

Western Australia

Dei sedimenti in Greenland, datati

3.8*109 includono dei Banded Iron

Bed (orizzonti ferriferi a bande -

BIF), che contengono del carbone

organico, che fa supporre che una

vita fotosintetica poteva già essere

presente [15]

I più vecchi minerali datati sono

precedenti a 4.0*109 anni

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Studi recenti su alcuni zirconi

hanno evidenziato che acqua

liquida poteva già essere

presente a 4.4 * 109[16]



Nel 2008 un altro studio su

zirconi Australiani dimostrò che

rocce dell’ Hadean contengono

minerali che potrebberò aver

subito deformazioni legate

all’esistenza della tettonica a

placche già 4.0 * 109.[17,18]

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Haden (Pre-Archeano): Atmosfera

Una certa quantità di acqua doveva

essere presente nel materiale che

formò la Terra [19]

Un atmosfera ricca di rocce vaporizzate

si formò e condensò in poche migliaia di

anni con la formazione di una calda

(230°C) (con CO2, H, H2Ovapore).

Durante il raffreddamento la CO2 si

disciolse negli oceani, sottratta

all’atmosfera[20] Ciclo del Carbonio

Evoluzione simile potrebbe aver

caratterizzato anche Venere.

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Poiché il Sole era più debole di oggi [21],

la giovane Terra poteva anche essere

interessata da grandi glaciazioni.

Condizioni favorevoli all’intrappolamento

dell’H2O nonostante i forti e frequenti

impatti che avvenivano in quel periodo.

Venere più vicina al Sole avrebbe

probabilmente avuto in quel periodo

condizioni più miti, più favorevoli, ma

questo potrebbe aver favorito

maggiormente la perdita del vapore

acqueo a seguito degli impatti[22].

Alternanza di Tempi glaciali e Tempi

infernali

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La presenza di un altro tipo di atmosfera è stato teorizzato, considerando

ammonia e metano come greenhouse gasses [22].

Venere poteva avere oceani liquidi e presenza di una CO2 greenhouse, ma

disperdendo più H nello spazio, mentre su Marte una atmosfera a CO2 ±

CH4/NH3 poteva essere presente [22]

Ma atmosfere prebiotiche

così riducenti sembrano

improbabili in un ambiente

di lave e materiale

mantellico, eiettato dagli

impatti, fortemente

ossidato [22].

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Archeano


4.0 *109 E’ la data ufficialmente riconosciuta come l’Inizio,

l’Origine, dal greco antico Αρχή (Arkhē)

E’ suddiviso in 4 Ere:

• Eo-archeano

• Paleo-archeano

• Meso-archeano

• Neo-archeano

Queste ere sono datate cronologicamente, nessuna

stratigraficamente.

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Eo…


Archeano

Late Heavy Bombardment [23]

Formazione della prima crosta

differenziata

Inizialmente potevano ancora

esistere grandi campi lavici non

completamente solidificati

Quasi certamente erano

presenti anche i primi «oceani»

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Archeano

Eo…

Prove:

3.80*109 Issua Belt SW Greenland

4.03*109 Acasta Gneiss, Canadian Shield

4.28*109 Nuvvuagittuq greenstone Belt N Québec, in

Canada [24], recentemente scoperta e ancora

sotto attente investigazioni.[25]

Ipotesi Formulata:

Esistenza di un supercontinente già in questa Era:

“Vaalbara” [26]

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La presenza di arricchimenti in 13C nei

carbonati inorganici presenti nelle rocce,

potrebbe essere relazionato al 12C

estratto dalla biosfera


Archeano

Eo…

In rocce del SW Greenland, light carbon è

stato ritrovato in inclusioni carbonacee in

apatiti [27].

Rocce sedimentarie di Isua, SW Greenland,

contengono minuti globuli di grafite con un

19‰ di 13C [28].

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Prove di questo periodo si trovano nei pochi cratoni molto

antichi:


Archeano

Paleo/Meso…

A circa 3.0*109 viene ricostruito

la presenza del primo super

continente certo, l’Ur [29].

Le rocce eruttate hanno una

composizione ultrabasica e più

magnesiaca delle attuali, infatti in

questa era sono datate molte delle

komatiiti, rocce che caratterizzano

lave molto fluide [30].

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Le poche evidenze legate a questa fase inducono

due diverse ipotesi:


Paleo/Meso…

Archeano

1) una tettonica più vigorosa e

quindi un più veloce riciclo della

crosta, poiché la Terra era più

calda [31].

2) litosfera oceanica doveva

essere ancora galleggiante per la

subduzione e quindi i processi

erosivi furono i primi [31].

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Rocce di circa 3.5*109 evidenziano strutture

(fossili?) associabili anche con origine

biologica [32,32a,33].

Carbonati a 3.5*109 sono isotopicamente

simili a quelli attuali, tale caratteristica può

essere spiegata solo con l’attività biologica

(ad es. la produzione di ossigeno da

fotosintesi) [34,35].

Altre evidenze si trovano in rocce da 3.3-2.5

*109 in S.Africa e in W.Australia [36,37,38].

Rocce con microstrutture carbonacee che

possono essere di origine biologica, inoltre

micro-fossili sono noti in depositi

volcanogenici a solfuri nel W.Australia,

indice di vita nei ridges medio oceanici nel

MesoArcheano [39,40].


Paleo/Meso…

Archeano

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In questo periodo si ha la formazione

del supercontinente Kenorland [41]


Neo…

Archeano

Circa 2.78 * 109 un intenso magmatismo

sottomarino (komatiiti) portò alla

formazione di questo continente[41,42].

L’attività idrotermale produsse elevate

quantità di mineralizzazioni a solfuri e le

Banded iron formation, in un bacino

d’arco anossico, seguito da eventi

orogenici con la messa in posto di

granitoidi (2.68*109).

Seguirono collisioni con altre terre

emerse come il cratone di Kaapvaal, e lo

Zimbabwe.

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Un ultimo importante evento da

segnalare in questa era è l’inizio

della «oxygen catastophe» [44]


Neo…

Archeano

La nuova attività dei cianobatteri

porta a produrre per la prima volta

ossigeno e porta alla catastrofe di

molte delle forme di vita esistenti

che erano di tipo anossico

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Le Terre emerse alla fine di questo eone erano principalmente il

supercontinente Kenorland


Archeano

Le rocce sono vulcaniche, principalmente effusive, a composizione

komatiitica, molto fluide, basso contenuto di Si e alto contenuto di

Mg, sono stati rinvenuti depositi sedimentati che indicano la

presenza di continenti, processi di orogenesi potevano già essersi

formati come indicato da alcune rocce granitiche

La presenza di questi depositi ci indicano che molti dei processi

geologi «secondari» come l’erosione e la deposizione

funzionavano già in modo analogo ai giorni nostri

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Archeano

La presenza dei processi di weathering simili ad oggi è fondamentale,

la loro presenza è legata alla formazione dei Clay minerals

minerali delle argille fillosilicati

The “Mineral Honeycomb” [45]

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Il vulcanismo, spesso submarino, presenta molti depositi di

solfuri massivi e o formazioni ferrose, indicandoci che si

trovavano condizioni molto anossiche [46]


Archeano

Fossili, soprattutto le

stromatoliti [47], ci indicano la

presenza della vita.

La tettonica a placche che

certamente dominerà la storia del

nostro pianeta nel suo futuro (dal

proterozoico ai giorni nostri) iniziò

sicuramente in questo eone [48]

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Proterozoico:


Deriva dal greco e significa la “vita degli inizi” o il “primo vivente”

E’ l’eone che va da 2.5*109 a 0.542 *109

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inizia con la formazione di catene

legate a collisioni continente-continente


Proterozoico:

• 2.1-2.0 Ga (Ga = billion year)

Transamazonian and Eburnean Orogens in

South America and West Africa;

• ~2.0 Ga Limpopo Belt in southern Africa;

• 1.9–1.8 Ga Trans-Hudson, Penokean,

Taltson–Thelon, Wopmay, Ungava and

Torngat orogens in North America,

Nagssugtoqidain Orogen in Greenland;

Kola–Karelia, Svecofennian, Volhyn-

Central Russian, and Pachelma Orogens in

Baltica (Eastern Europe); Akitkan Orogen

in Siberia; Khondalite Belt and Trans-

North China Orogen in North China

Che porta alla formazione nel Paleo-Mesoproterozoico

del supercontinente "Columbia" o "Nuna“ [49,50]

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In questa era si forma il supercontinente Rodinia [51],

con la formazione della catena montuosa legata al

Greenville Orogeny, di cui ancora oggi abbiamo

molte evidenze (Scozia e NW America)

Da quest’era lo sviluppo di placche continentali e

della tettonica a placche è certa [52], e alla sua

fine le placche continentali erano ± quelle che

conosciamo ai giorni nostri [53]


Proterozoico:

Dal Mesoproterozoico iniziamo ad avere

parecchie tracce ancora intatte (rocce)

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La posizione di questi

continenti è stata invocata

come una possibile causa del

principale evento geologico

che si è ripetuto in questo

periodo: le glaciazioni [54].

SnowBall Earth in

Cryogenian [55].


Proterozoico:

Rodinia si trova a cavallo dell’equatore, e a circa 1.0 *109 inizia un

intensa attività.

Fratture (rift) si aprono e iniziano a spezzare il continente in diverse

lande.

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Evidenze

paleontologiche legate

alla rotazione terrestre

suggeriscono che

1.8*109 un anno era di

circa 450 giorni, con

giorni che dovevano

essere di 20 ore [56].


Proterozoico:

Dall’inizio di quest’era si hanno

evidenze della presenza dei primi

eucarioti (crown eukariotes)

evoluti dai procarioti [57].

A circa 1*109 l’ultimo precursore

comune si divide tra ciliati e

flagellati

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Un altro importante aspetto è

l’accumulo dell’ossigeno [58].


Proterozoico:

Non appena S e Fe furono ossidati, l’ossigeno iniziò ad arricchirsi in

atmosfera.

A circa 1.9*109 cessò la

formazione delle BIF

Red beds sono uno dei «marker»

che ci indicano l’incremento

sensibile dell’ossigeno [59].

2FeOOH (goethite)→ Fe2O3 (hematite) +H2O; Fe2SiO4 (fayalite) + O2 → Fe2O3 (hematite) + SiO2 (quartz); 3O2 + 4FeS2→ Fe2O3 (hematite) + 8S ; O2 + 4FeCO3 → 2Fe2O3 (hematite) + 4CO2

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Fanerozoico:


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540*106

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Fanerozoico:

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Link youtube:


http://www.youtube.com/watch?v=KCzXOxeY-60&feature=player_detailpage

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ra


Bibliografia…[1] Taylor, Stuart Ross, 2004. "Why can't planets be like stars?". Nature 430, 509. doi:10.1038/430509

[2] NASA: htpps://astrobiology.nasa.gov

[3] Luisi, Pierluigi, 1998. "About various definitions of life", Origins of Life and Evolution of the Biosphere 28, pp 613–622.

[4] "Goal 1: Understand the nature and distribution of habitable environments in the Universe". Astrobiology: Roadmap. NASA.

[5] Miller S.L. 1953. A production of Amino acids under possible primitive Earth conditions, Science 117, 528-529.

[6] Arrhenius S. 1908. Worlds in the Making: The evolution of the Universe. NewYork, Harper and Row.

[7] Rampelotto, P. H. (2010). Resistance of microorganisms to extreme environmental conditions and its contribution to Astrobiology. Sustainability, 2,

1602-1623.

[8] Wood, J. A. (1972) "Thermal History and Early Magmatism in the Moon". Icarus, v.16(2), p. 229-240.

[9] http://www.stratigraphy.org/

[10] "Age of the Earth". U.S. Geological Survey. 1997. Archived from the original on 23 December 2005. Manhesa, Gérard; Allègre, Claude J.; Dupréa,

Bernard; and Hamelin, Bruno (1980).

[11] "Lead isotope study of basic-ultrabasic layered complexes: Speculations about the age of the earth and primitive mantle characteristics". Earth and

Planetary Science Letters 47 (3): 370–382. Bibcode:1980E&PSL..47..370M. doi:10.1016/0012-821X(80)90024-2

[12] Wilde, S. A.; Valley, J. W.; Peck, W. H.; Graham C. M. (2001-01-11). "Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and

oceans on the Earth 4.4 Gyr ago". Nature 409 (6817): 175–178. doi:10.1038/35051550. PMID 11196637

[13] Wyche, S.; Nelson, D. R.; Riganti, A. (2004). "4350–3130 Ma detrital zircons in the Southern Cross Granite–Greenstone Terrane, Western Australia:

implications for the early evolution of the Yilgarn Craton". Australian Journal of Earth Sciences 51 (1): 31–45. doi:10.1046/j.1400-0952.2003.01042.x

[14] "The Eons of Chaos and Hades last=Goldblatt". Solid Earth. January 26, 2010.

[15] Nutman, A. P., Mojzsis, S. J. & Friend, C. R. L. Recognition of >3850 Ma water-lain sediments and their significance for the early Earth. Geochim.

Cosmochim. Acta 61, 2475–2484 (1997).

[16] John W. Valley,// William H. Peck,// Elizabeth M.King,// Simon A. Wilde, A Cool Early Earth, (2002) Geology. 30: 351-354.

[17] Chang, Kenneth (December 2, 2008). "A New Picture of the Early Earth". The New York Times.

[18] Thermal State of the Lithosphere During Late Heavy Bombardment: Implications for Early Life, by Abramov, O. and Mojzsis, S. J. American

Geophysical Union, Fall Meeting 2008, abstract #V11E-08

[19] Drake, M.J. 2005, "Origin of water in the terrestrial planets", Meteoritics & Planetary Science 40 (4): 515–656, Bibcode:2005M&PS...40..515J,

doi:10.1111/j.1945-5100.2005.tb00958.x

[20] Sleep, N. H.; Zahnle, K.; Neuhoff, P. S. 2001, "Initiation of clement surface conditions on the earliest Earth", PNAS 98 (7): 3666–3672,

Bibcode:2001PNAS...98.3666S, doi:10.1073/pnas.071045698

[21] Sagan, C. & Chyba, C. The early Sun paradox: organic shielding of ultraviolet-labile greenhouse gases. Science 276, 1217–1221 (1997).

[22] Nisbet E.G. and Sleep N.H. 2001. The habitat and Nature of early life. Nature (MacMillan Mag.) 409, 1083-1091.

[23] Taylor, G. Jeffrey. "Wandering Gas Giants and Lunar Bombardment"

[24] O'Neil, J.; Carlson, R. W.; Francis; D.; Stevenson, R. K. (2008). "Neodymium-142 Evidence for Hadean Mafic Crust". Science 321: 1828–1831.

Bibcode:2008Sci...321.1828O. doi:10.1126/science.1161925. PMID 18818357.

[25] Jean David, Laurent Godin, Ross Stevenson, Jonathan O'Neil and Don Francis: U-Pb ages (3.8–2.7 Ga) and Nd isotope data from the newly

identified Eoarchean Nuvvuagittuq supracrustal belt, Superior Craton, Canada. GSA Bulletin, Bd. 121; No. 1-2; pp. 150-163; January 2009,

doi:10.1130/B26369.1

[26] Kock, De; Olivier, Michael (August 25, 2008). "Paleomagnetism of selected neoarchean-paleoproterozioc cover sequences on the Kaapvaal Craton

and implicaitons for Vaalbara". UJDigiSpace@The University of Johannesburg: 1. Retrieved March 17, 2010

[27] Mojzsis, S. J. et al. Evidence for life on Earth 3800 million years ago. Nature 384, 55–59 (1996).

24

/06

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3

69

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ra


Bibliografia…[28] Rosing, M. T. 13C-depleted carbon in >3700 Ma seafloor sedimentary rocks from West Greenland. Science 283, 674–676 (1999).

[29] Zubritsky, Elizabeth (1997). "In the beginning, there was Ur“

[30] Andrey Bekker, Mark E. Barley, Marco L. Fiorentini, Olivier J. Rouxel, Douglas Rumble, Stephen W. Beresford 2009. Atmospheric Sulfur in

Archean Komatiite-Hosted Nickel Deposits. Science 326, 1086-1089.

[31] Stanley, Steven M. (1999). Earth System History. New York: W.H. Freeman and Company. pp. 297–301. ISBN 0-7167-2882-6.

[32] Awramik, S. M. in Early Organic Evolution: Implications for Mineral and Energy Resources (eds Schidlowski., M. et al.) 435–439 (Springer, Berlin,

1992).

[32a] Lowe, D. R. Abiological origin of described stromatolites older than 3.2Ga. Geology 22, 387–390 (1994).

[33] Buick, R. Dunlop, J. S. R. & Groves, D. I. Stromatolite recognition in ancient rocks: an appraisal of irregularly laminated structures in an early

Archaean chert-barite unit from North Pole, Western Australia. Alcheringa 5, 161–181 (1981).

[34] Schidlowski, M. A 3,800 million-year old record of life from carbon in sedimentary rocks. Nature 333,313–318 (1988).

[35] Schidlowski, M. & Aharon, P. in Early Organic Evolution: Implications for Mineral and Energy Resources (eds Schidlowski., M. et al.) 147–175

(Springer, Berlin, 1992).

[36] Walsh, M. M. Microfossils from the early Archean Onverwacht Group, Barberton Mountain land,South Africa. Precambrian Res. 54, 271–293

(1992).

[37] Schopf, J. W. & Packer, B. M. Early Archean (3.3 billion to 3.5 billion year old) microfossils from Warrawoona Group, Australia. Science 237, 70–

73 (1987).

[38] Westall, F. de Wit, M., Dann, J., van der Gaast, S. de Ronde, C. & Gerneke, D. Early Archaean fossil bacteria and biofilms in hydrothermally-

influenced sediments from the Barberton greenhouse belt, South Africa. Precambrian Res. (in the press).

[39] Rasmussen, R., Filamentous microfossils in a 3,235-million-year-old volcanogenic massive sulphide deposit. Nature 405, 676–679 (2000).

[40] Nisbet, E. G. The realms of Archaean life. Nature 405, 625–626 (2000).

[41] N.V. Lubnina, A.I. Slabunov. 2011 Reconstruction of the Kenorland supercontinent in the Neoarchean based on paleomagnetic and geological data.

Moscow University Geology Bulletin 66, Issue 4, pp 242-249

[42] Halla, J., M.I., Kapyaho, Kurhila, M.I., A.,Lauri, L.S., Nironen M., Ramo, O.T., Sorjonen-Ward, P., & Aikas, O. (2005). "Eurogranites 2005 —

Proterozoic and Archean Granites and Related Rocks of the Finnish Precambrian.«

[43] Barley, Mark E., Andrey Bekker, and Bryan Krapez. (2005) "Late Archean to Early Paleoproterozoic global tectonics, environmental change and the

rise of atmospheric oxygen." Earth and Planetary Science Letters Vol. 238. pp. 156-171.

[44] Flannery, D. T.; R.M. Walter (2012). "Archean tufted microbial mats and the Great Oxidation Event: new insights into an ancient problem".

Australian Journal of Earth Sciences 59 (1): 1–11. doi:10.1080/08120099.2011.607849.

[45] Branciamore S, Gallori E, Szathmáry E, Czárán T. 2009. The origin of life: chemical evolution of a metabolic system in a mineral honeycomb? J Mol

Evol. 69(5):458-69. doi: 10.1007/s00239-009-9278-6

[46] slide 53

[47] Schopf, J.W., et al. 2007. Evidence of Archean life: Stromatolites and microfossils. Precambrian Research 158, 141-155.

[48] Sleep, N.H., Windley B.F., 1982. Archean Plate Tectonics: constrains and inferences. The journal of Geology, 90, 363-370.

[49] Zhao, Guochun; Cawood, Peter A.; Wilde, Simon A.; Sun, M. (2002). "Review of global 2.1–1.8 Ga orogens: implications for a pre-Rodinia

supercontinent". Earth-Science Reviews 59: 125–162. Bibcode:2002ESRv...59..125Z. doi:10.1016/S0012-8252(02)00073-9.

[50] Zhao, Guochun; Sun, M.; Wilde, Simon A.; Li, S.Z. (2004). "A Paleo-Mesoproterozoic supercontinent: assembly, growth and breakup". Earth-

Science Reviews 67: 91–123. Bibcode:2004ESRv...67...91Z. doi:10.1016/j.earscirev.2004.02.003.

[51] Li, Z. X.; Bogdanova, S. V.; Collins, A. S.; Davidson, A.; B. De Waele, R. E. Ernst, I. C. W. Fitzsimons, R. A. Fuck, D. P. Gladkochub, J. Jacobs, K.

E. Karlstrom, S. Lul, L.M. Natapov, V. Pease, S. A. Pisarevsky, K. Thrane and V. Vernikovsky (2008). "Assembly, configuration, and break-up history of

Rodinia: A synthesis". Precambrian Research 160: 179–210

24

/06

/201

3

70

Scu

ola

di A

str

on

om

ia d

i S

alta

ra


Bibliografia…[52] Young G.M. 1988. Proterozoic plate tectonics, glaciation and iron-formations. Sedimentary Geology 58, 127-144.

[53] slide 56

[54] Knoll, A. H.; Walter, M.; Narbonne, G.; Christie-Blick, N. (2006). "The Ediacaran Period: a new addition to the geologic time scale". Lethaia 39 (1):

13–30. doi:10.1080/00241160500409223

[55] Kirschvink, J.L. (1992). "Late Proterozoic low-latitude global glaciation: The snowball Earth" (PDF). In Schopf, JW, and Klein, C. The Proterozoic

Biosphere: A Multidisciplinary Study. Cambridge University Press. pp. 51–2.

[56] Pannella G., 1972. Paleontological evidence on the Earth's rotational history since early precambrian Astrophysics and Space Science 16.2, 212

[57] El Albani, Abderrazak; Bengtson, Stefan; Canfield, Donald E.; Bekker, Andrey; Macchiarelli, Reberto; Mazurier, Arnaud; Hammarlund, Emma U.;

Boulvais, Philippe et al. (July 2010). "Large colonial organisms with coordinated growth in oxygenated environments 2.1 Gyr ago". Nature 466 (7302):

100–104. doi:10.1038/nature09166. PMID 20596019.

[58] Holland, Heinrich D. The oxygenation of the atmosphere and oceans. Philosophical Transactions of the Royal Society: Biological Sciences. Vol. 361.

2006. p. 903–915.

[59] Van Houten, F. B., 1973, Origin of red beds. A review -1961-1972. Annual Review Earth Planetary Science, 1, pp 39-61

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