Perché la crosta terrestre è così importante

La crosta terrestre è uno strato estremamente sottile di roccia che costituisce il guscio solido più esterno del nostro pianeta. In termini relativi, il suo spessore è simile a quello della buccia di una mela. Ammonta a meno della metà dell'1 percento della massa totale del pianeta, ma svolge un ruolo vitale nella maggior parte dei cicli naturali della Terra. 

La crosta può essere più spessa di 80 chilometri in alcuni punti e meno di un chilometro in altri. Al di sotto si trova il mantello, uno strato di roccia di silicato spesso circa 2700 chilometri. Il mantello rappresenta la maggior parte della Terra.

La crosta è composta da molti diversi tipi di rocce che rientrano in tre categorie principali: ignea, metamorfica e sedimentaria. Tuttavia, la maggior parte di quelle rocce ha avuto origine come granito o basalto. Il mantello sottostante è fatto di peridotite. La bridgmanite, il minerale più comune sulla Terra, si trova nel mantello profondo. 

Come sappiamo che la terra ha una crosta

Non sapevamo che la Terra avesse una crosta fino agli inizi del 1900. Fino ad allora, tutto ciò che sapevamo era che il nostro pianeta oscilla in relazione al cielo come se avesse un nucleo grande e denso - almeno, le osservazioni astronomiche ci hanno detto. Poi è arrivata la sismologia, che ci ha portato un nuovo tipo di prova dal basso: la velocità sismica.

Le registrazioni delle onde sismiche consentono ai sismologi di localizzare e misurare la dimensione di eventi come questi e di mappare la struttura interna della Terra. jamesbenet / Getty Images 

La velocità sismica misura la velocità con cui le onde del terremoto si propagano attraverso i diversi materiali (cioè le rocce) sotto la superficie. Con alcune importanti eccezioni, la velocità sismica all'interno della Terra tende ad aumentare con la profondità. 

Nel 1909, un articolo del sismologo Andrija Mohorovicic stabilì un improvviso cambiamento nella velocità sismica - una discontinuità di qualche tipo - profonda circa 50 chilometri nella Terra. Le onde sismiche rimbalzano su di essa (riflettono) e si piegano (rifrangono) mentre la attraversano, allo stesso modo in cui la luce si comporta alla discontinuità tra acqua e aria. Quella discontinuità chiamata discontinuità Mohorovicic o "Moho" è il confine accettato tra crosta e mantello.

Croste e Piatti

La crosta e le placche tettoniche non sono uguali. I piatti sono più spessi della crosta e sono costituiti dalla crosta più il mantello poco profondo appena sotto di essa. Questa combinazione rigida e fragile a due strati è chiamata litosfera ("strato pietroso" in latino scientifico). Le placche litosferiche giacciono su uno strato di roccia di mantello più morbida e più plastica chiamata asenosenosfera ("strato debole"). L'astenosfera consente alle piastre di muoversi lentamente su di essa come una zattera nel fango fitto. 

Sappiamo che lo strato esterno della Terra è composto da due grandi categorie di rocce: basaltica e granitica. Le rocce basaltiche sono alla base dei fondali marini e le rocce granitiche compongono i continenti. Sappiamo che le velocità sismiche di questi tipi di roccia, misurate in laboratorio, corrispondono a quelle osservate nella crosta fino al Moho. Pertanto siamo certi che il Moho segna un vero cambiamento nella chimica della roccia. Il Moho non è un confine perfetto perché alcune rocce crostali e mantelli possono mascherarsi come le altre. Tuttavia, chiunque parli della crosta, sia in termini sismologici che petrologici, fortunatamente, intende la stessa cosa.

In generale, quindi, ci sono due tipi di crosta: crosta oceanica (basaltica) e crosta continentale (granitica).

Crosta oceanica

Un'illustrazione della crosta oceanica. Dorling Kindersley / Getty Images 

La crosta oceanica copre circa il 60 percento della superficie terrestre. La crosta oceanica è sottile e giovane - non più di circa 20 km di spessore e non più vecchia di circa 180 milioni di anni. Tutto ciò che è più vecchio è stato trascinato sotto i continenti per subduzione. La crosta oceanica nasce sulle creste dell'oceano centrale, dove le piastre vengono separate. Quando ciò accade, la pressione sul mantello sottostante viene rilasciata e la peridotite lì risponde iniziando a sciogliersi. La frazione che si scioglie diventa lava basaltica, che sale ed esplode mentre la rimanente peridotite si esaurisce.

Le creste dell'oceano centrale migrano sulla Terra come Roombas, estraendo questa componente basaltica dalla peridotite del mantello mentre procedono. Funziona come un processo di raffinazione chimica. Le rocce basaltiche contengono più silicio e alluminio rispetto alla peridotite lasciata indietro, che ha più ferro e magnesio. Anche le rocce basaltiche sono meno dense. In termini di minerali, il basalto ha più feldspato e anfibolo, meno olivina e pirossene, rispetto alla peridotite. Nella stenografia del geologo, la crosta oceanica è mafica mentre il mantello oceanico è ultramafico.

La crosta oceanica, essendo così sottile, è una frazione molto piccola della Terra - circa lo 0,1 percento - ma il suo ciclo vitale serve a separare il contenuto del mantello superiore in un residuo pesante e un insieme più leggero di rocce basaltiche. Estrae anche i cosiddetti elementi incompatibili, che non si adattano ai minerali del mantello e si muovono nel liquido fuso. Questi, a loro volta, si spostano nella crosta continentale mentre procede la tettonica a zolle. Nel frattempo, la crosta oceanica reagisce con l'acqua di mare e ne trasporta parte nel mantello.

Crosta continentale

La crosta continentale è spessa e vecchia - in media circa 50 km di spessore e circa 2 miliardi di anni - e copre circa il 40 percento del pianeta. Mentre quasi tutta la crosta oceanica è sottomarina, la maggior parte della crosta continentale è esposta all'aria.

I continenti crescono lentamente nel tempo geologico mentre la crosta oceanica e i sedimenti del fondo marino vengono trascinati sotto di loro per subduzione. I basalti discendenti hanno l'acqua e gli elementi incompatibili spremuti da loro, e questo materiale si alza per innescare più fusione nella cosiddetta fabbrica di subduzione.

La crosta continentale è costituita da rocce granitiche, che hanno ancora più silicio e alluminio rispetto alla crosta oceanica basaltica. Hanno anche più ossigeno grazie all'atmosfera. Le rocce granitiche sono persino meno dense del basalto. In termini di minerali, il granito ha ancora più feldspato e meno anfibolo rispetto al basalto e quasi nessun pirossene o olivina. Ha anche abbondante quarzo. Nella stenografia del geologo, la crosta continentale è felsica.

La crosta continentale costituisce meno dello 0,4 per cento della Terra, ma rappresenta il prodotto di un doppio processo di raffinazione, prima nelle dorsali oceaniche e seconda nelle zone di subduzione. La quantità totale di crosta continentale sta lentamente crescendo.

Gli elementi incompatibili che finiscono nei continenti sono importanti perché includono i principali elementi radioattivi uranio, torio e potassio. Questi creano calore, il che fa sì che la crosta continentale si comporti come una coperta elettrica sopra il mantello. Il calore ammorbidisce anche i punti spessi della crosta, come l'altopiano tibetano, e li fa diffondere lateralmente.

La crosta continentale è troppo galleggiante per tornare al mantello. Ecco perché è, in media, così vecchio. Quando i continenti si scontrano, la crosta può addensarsi a quasi 100 km, ma questo è temporaneo perché presto si diffonde di nuovo. La pelle relativamente sottile di calcari e altre rocce sedimentarie tende a rimanere sui continenti o nell'oceano, piuttosto che ritornare al mantello. Perfino la sabbia e l'argilla che vengono spazzate via nel mare ritornano nei continenti sul nastro trasportatore della crosta oceanica. I continenti sono caratteristiche veramente permanenti e autosufficienti della superficie terrestre.

Cosa significa la crosta

La crosta è una zona sottile ma importante in cui la roccia secca e calda della Terra profonda reagisce con l'acqua e l'ossigeno della superficie, creando nuovi tipi di minerali e rocce. È anche il luogo in cui l'attività plettro-tettonica mescola e confonde queste nuove rocce e le inietta con fluidi chimicamente attivi. Infine, la crosta è la casa della vita, che esercita forti effetti sulla chimica delle rocce e ha i suoi sistemi di riciclaggio dei minerali. Tutta la varietà interessante e preziosa della geologia, dai minerali metallici a spessi letti di argilla e pietra, trova la sua dimora nella crosta e da nessun'altra parte.

Va notato che la Terra non è l'unico corpo planetario con una crosta. Anche Venere, Mercurio, Marte e la Luna terrestre ne hanno una. 

A cura di Brooks Mitchell