In viaggio geologico insieme a Darwin

Fin dalla sua gioventù Charles Darwin aveva mostrato un interesse al mondo naturale – tra cui campi classici come la collezione di coleotteri e di minerali. I suoi primi passi da vero naturalista, con tanto di pubblicazioni, seguirono la geologia dei luoghi che aveva visitato durante il viaggio dell’ Beagle tra il 1831-1836.
 

Ma già il nonno di Darwin, Erasmus Darwin, si interessò alla geologia e studio le formazioni geologiche scoperte in grotte naturali e si interesserò  della formazione di minerali. Scopri fossili e ipotizzava su questa osservazione che la terra era notevolmente più antica di quanto immaginato in testi sacri e che la vita si poteva generare ed evolvere spontaneamente.
 

Durante i suoi anni universitari, Charles Darwin non s´interesserò particolarmente alla geologia, ma nel 1831 il botanista John Stevens Henslow introdusse Darwin a Adam Sedgwick, professore di geologia e botanica all´università di Cambridge.
Sedgwick stava studiando le rocce del North-Wales, interessato alla revisione stratigrafica della zona (Sedgwick più tardi definisce l´epoca geologica del Cambriano basato sulle osservazioni raccolte durante questa spedizione) una grande opportunità per Darwin, nativo della piccola cittadina di Shrewsbury. Darwin scrive a un collega "Sono ora pazzo [per] la geologia...[]".
 

Sedgwick arriva a Shrewsbury il due d´agosto, visita alcuni affioramenti nelle vicinanze, non é chiaro se già insieme con Darwin, di sicuro i due naturalisti lasciano la cittadina il 5. agosto, dirigendosi verso nord. Secondo le carte geologiche dell´epoca le formazioni geologiche che interessavano Sedgwick affioravano in questa zona, ma anche con l´aiuto di un altro noto geologo, Robert Dawson, i tre non riuscirono a trovare la formazione del Old Redstone. Sedgwick continua perciò il suo viaggio verso l´isola di Anglesey, Darwin nella sua autobiografia scrive che i due si separarono, dato che Darwin voleva studiare le rocce vulcaniche di Capel Curig – ma durante il viaggio sulla Beagle Darwin descrive affioramenti di serpentinite sulle isole di Capo Verde, questo tipo di roccia Darwin avrebbe potuto solo incontrarla su Anglesey, anche se in alternativa é possibile che abbia studiato i campioni raccolti da Sedgwick.
 

Fig.1. Carta geologica del North-Wales e l´isola di Anglesey (cartografata per la prima volta da Henslow nel 1821), con la spedizioni di Darwin e Sedgwick ricostruita da ROBERTS 2001.

Passando per Barmouth il 29. agosto Darwin ritorna a casa a Shrewsbury, dove lo aspetta una lettera del capitano FitzRoy - un´invito per una spedizione naturalistica-geologica (FitzRoy era un´appassionato geologo amatoriale) intorno al mondo a bordo del brigantino "HMS Beagle".

Tutt'oggi venti pagine di note scritte da Darwin durante l´esplorazione del North-Wales sono conservate e nella sua autobiografia Darwin nota che "questa spedizione era decisiva per mostrarmi un po' come mappare la geologia di un paese…" Difatti durante il suo viaggio a bordo della Beagle Darwin riempia 1.383 pagine con note geologiche e solo 368 con note biologiche.
 

Darwin pubblica i suoi libri sulla geologia osservata durante i cinque anni di viaggio tra il 1842 e 1848. Dal luglio 1844 in poi lavora a una versione pubblicabile sulla sua teoria di trasmutazione delle specie per via della selezione naturale  - nell' opera finale "On the Origin of Species", pubblicata nel 1859, la geologia comunque occuperà "solo" due capitoli, forse un risultato del suo “frettoloso” lavoro dopo la lettera di A. Wallace, ricevuta nel 1858. Forse lo spazio limitato dedicato alla geologia scaturisce anche dalla sua considerazione che il record fossile non era abbastanza completo per dimostrare la sua teoria, ma forse anche semplicemente dal fatto che gli interessi di Darwin si erano nuovamente diretti verso la zoologia e botanica. 

Ma non c´é dubbio che la geologia ha giocato un importante ruolo nel pensiero di Darwin –  la geologia, con I suoi lenti ma inesorabili movimenti e cambiamenti, era un perfetto esempio di come anche la vita poteva – lentamente ma inesorabilmente – evolversi.
 

Bibliografia:
 

HERBERT, S. (2005): Charles Darwin, Geologist. Cornell University Press: 485
ROBERTS, M. (2001): Just before the Beagle: Charles Darwin's geological fieldwork in Wales, summer 1831. Endeavour Vol. 25(1): 33-37

Alla Ricerca dell´Immortalità Geologica

“Il mio nome è Ozymandias, re di tutti i re,
Ammirate, Voi Potenti, la mia opera e disperate!
Null'altro rimane. Intorno alle rovine
Di quel rudere colossale, spoglie e sterminate,
Le piatte sabbie solitarie si estendono oltre confine”

Non sapevano se era la maledizione, di cui gli anziani avevano raccontato da generazioni, ma da quando avevano aperto quella strana caverna, con le pareti ricoperte da simboli gialli, ma anche strisce rosso e bianche e che nessuno poteva comprendere, una strana malattia li aveva colpito. Strani tumori ricoprivano il corpo e molti di loro morirono...
 

Molti di noi si ricorderanno ancora della disastro di Cernobyl', dopo l´esplosione del reattore materiale radioattivo fu liberato nel ambiente e trasportato coi venti in tutte le direzioni - un´pericolo che non si poteva vedere, sentire o toccare, ma comunque si sapeva esistere. Ma cosa succederebbe se una civiltà, a cui la tecnologia della fissione nucleare é sconosciuta, scoprirebbe i resti fossili delle nostri centrali nucleari o ancora peggio si aprisse un varco nei depositi per le scorie nucleari? Le scorie prodotte oggigiorno rimarranno radioattivi e pericolosi per 10.000 a 100.000 anni, come tramandare l´avvertimento del pericolo non visibile sprigionate da esse?
 

Il film "Into Eternity" esplora la costruzione di un deposito di scorie nucleari in Finlandia - che deve persistere per almeno 100.000 anni e con lui la memoria del pericolo contenuto in esso.

L´uomo fin dall´antichità ha cercato di sconfiggere il tempo, cercando l´immortalità tramite una memoria eterna di se stesso. Ma la storia insegna che nulla dura in eterno – anche i monumenti più grandi di una potente civiltà possono svanire,  forse per mano di una catastrofe naturale, forse una rivoluzione o un semplice graduale cambio della priorità e identità culturale. Monumenti potevano tenere sveglio il ricordo di un certo imperatore per decenni e secoli, ma se la civiltà svanisce, cosi svanisce anche il ricordo, anche se l´umanità come specie continua la sua esistenza  – cosi dopo il declino e crollo dell´impero romano, il colosseo perse ogni significato culturale e ben presto fu usato dai nuovi arrivati come cava per pietre di costruzione.
 

Di sicuro il formato elettronico é il meno adatto archivio se si pensa ai tempi geologici– formati come audiocassette e floppy-disc sono  illeggibili già tuttora, dato che la tecnologia per leggerli é obsoleta e rimpiazzata da tecnologie digitali. Ma anche queste prima o poi diverranno obsolete e probabilmente saranno dimenticate. La carta, se conservata in modo adatto, può sopravvivere alcuni centinaia di anni. Le tavolette di argilla iscritte dai sumeri sono ancora leggibili dopo 5.000 anni, anche se era necessario riscoprire il modo di leggere la scrittura cuneiforme. La resistenza di rocce contro le intemperie del tempo ha ispirato l´artista Martin Kunze a creare un archivio della conoscenza – il “Memory of Mankind”- sotto forma di tavolette di ceramica in cui vengono impresse immagini e teste. Anche se materiale resistente, anche questo formato verrebbe eroso dal tempo, per questo si ha deciso di depositare il tutto in una antica miniera di sale. Il sale é un minerale plastico, col passare del tempo tende a riempire la cavità scavata in esso, inglobando le piastrelle di ceramica e proteggendole da infiltrazioni d´acqua o movimenti tettonici. Inoltre un´ipotetica civiltà che sarebbe in grado di raggiungere questo archivio, dovrebbe possedere almeno conoscenza e struttura basilare (avendo inventato l´estrazione mineraria), cosicché essere in grado di comprendere di cosa si potrebbe trattare vedendo quei strani segni impressi sulle tavolozze e cercare di tradurre quei testi e avvertimenti.
 

Simile approccio é stato usato dalla agenzia nazionale francese per lo smaltimento delle scorie radioattive – creando dei dischi di ossido di allumino (saffiro sintetico), placcate in platino, durata stimata di leggibilità é di alcuni migliaia di anni – se esiterà ancora la tecnologia per leggere I microsimboli impressi su questi dischi.
 

Un´intrigante alternativa agli archivi scritti fu ideata dal linguista Thomas Sebeok (1920-2001) – l´idea é di tramandare il pericolo e i luoghi proibiti tramite leggende e miti, quasi come una religione. La descrizione del pericolo potrebbe essere tramandata da generazioni in generazioni, sotto forma di comandamenti o riti. 

Ma anche qui si pone il problema, generazioni future potrebbero capire il significato dietro un certo gesto, o ripeterlo automaticamente per pura comodità (chi si ricorda il vero significato dietro l´albero di natale, simbolo celtico della vita rigenerata, adattato prima dal cristianesimo e poi dal capitalismo). E cosa dire di un possibile abuso di questo "sapere proibito"? Chi non si ricorda l´ultimo atto del film "Beneath the Planet of the Apes" (1970), in cui gli ultimi sopravissuti venerano una bomba atomica come il loro unico e vero dio... un dio della morte...

Rocce e Minerali: I Feldspati

I feldspati sono il gruppo di minerali più comuni in assoluto nella crosta terrestre, formandone da soli più della metà. I feldspati comprendono minerali che formano perlopiù cristalli prismatici più o meno tabulari, generalmente di colorazione biancastra anche se esistono varietà di colorazione rossa, blu-verde e gialla. Lucentezza vitrea, durezza di Mohs tra 6 a 6.5 con densità di circa 2.6 g/centimetri-cubi. 
I feldspati formano una serie isomorfe tra I membri di un triangolo di miscibilità – i termini puri comprendono il feldspato di potassio (K), di sodio (Na), di calcio (Ca) e di bario (Ba), quest´ultimo, chiamato celsiana in onore del naturalista svedese A. Celsius é piuttosto raro. L´ortoclasio, il cui nome significa “frattura ad angolo retto”, dato che la sfaldatura avviene secondo due piani di sfaldabilità quasi a angolo retto, contiene potassio (K). L´albite, feldspato di sodio (Na), deriva il nome dal greco albus – bianco, a causa del suo colore. L´anortite, l´altro termine dei feldspati con il sodio rimpiazzato dal calcio (Ca), dal termine anortos, l´obliquo, a causa della sua struttura cristallina. Il termine generale usato per queste due modifiche di minerale  – il plagioclasio – fa anch´esso riferimento alla sfaldatura obliqua che caratterizza questi cristalli, dal greco plagios – obliquo.
 

I feldspati sono componenti essenziali di quasi tutti I tipi di rocce, rispecchiandone anche il chimismo. Un granito, ricco in silice, tende a contenere oligoclasio (Na, Ca), mentre un basalto, ricco di ferro e magnesio e povero di silicio, tende a contenere un plagioclasio ricco di Ca.

Fig.1. Il periclino é una varietà di albite tipica e frequente delle fessure alpine, dove forma cristalli prismatici allungati e talvolta geminati in modo caratteristico.

Fig.2. Gneiss occhiadino, tipica roccia di alto grado di metamorfismo. Grandi, ma deformati cristalli di feldspato formano gli "occhi" i sottili veli scuri che circondano gli «occhi» sono letti di mica che formano la scistosità poco sviluppata.
 

I feldspati comprendono anche I cristalli più grandi conosciuti, con un microclino con dimensioni di 50x36x14m con un peso di 16.000 tonnellate scoperto nel Colorado

Fossili o Mostri?

Jurassic World é appena uscito e già considerato uno dei film con maggior´successo di sempre - dal punto strettamente economico. Infatti la pellicola soffre dei soliti problemi dei sequels, nessuna idea o contenuto originale, effetti speciali di qualità inferiore al primo (che era del 1993!) e dinosauri che oramai sono più mostri cinematografiche che creature plausibili (anche se il primo film adottò non poca libertà artistica). Ma la raffigurazione dei dinosauri in Jurassic World come veri e propri “meme d´internet” pone la domanda … la ricostruzione di animali estinti si basano sulla storia naturale o sulla natura di noi esseri umani? 

Può sorprendere realizzare che le ricostruzioni di dinosauri, almeno nella cultura popolare, sono fortemente influenzate dall´ambiente politico prevalente. Durante la guerra fredda i dinosauri appaiono come mostri atomici o come creature del passato, incapaci di adattarsi e cosi autori della loro stessa estinzione (idea sicuramente influenzata dalla inquietante possibilità di una guerra nucleare al tempo e l´estinzione della specie umana). Ma l´influsso della cultura sui fossili precede di molto i dinosauri cinematografici...
 

Forse il più antico tentativo di ricostruire un´animale fossile é la raffigurazione su un vaso greco (datato ad almeno 2.600 anni) della battaglia tra  Perseo e Ceto. Adrienne Mayor, che ha studiato la relazione tra antiche culture e fossili, propone che la strana testa del mostro sia basato sul cranio fossile di una specie di giraffa estinta, che emerge dai sedimenti miocenici che ricoprono gran parte dell´area greca. Gli antichi sicuramente conoscevano fossili, conchiglie e ossa furono sicuramente notate per la loro forma e in parte interpretate come resti organici – anche se di mitologici mostri.

Fig.1. Cranio di elefante nano della sicilia... oppure mitico ciclope?

Nel medioevo la situazione diviene più confusa. Molti resti fossili giocano un´importante ruolo nei miti, storie e fiabe medievali – cosi I denti fossili di squalo erano ricercate come “glossopetrae”, pietre abili di neutralizzare ogni veleno. Questi reperti erano considerati in ogni caso come d´origine sovrannaturale oppura magica. 

Ossa fossili avevano una spiegazione piú naturale. Durante scavi e costruzione non era inusuale scoprire delle grande ossa e ancora oggi in molte chiese sono esposta questi “resti di giganti” o ´“unicorno”.  È curioso notare che l´unicorno fossile era considerato superiore nelle sue qualità magiche al´unicorno falso e recente”, che si sapeva essere il dente sovra-sviluppato del narvalo.

La scultura del drago di Klagenfurt, realizzata nel 1590 dal scultore Ulrich Vogelsang, pone un´interessante quesito. Verosimilmente la scultura é basata sul ritrovamento nel 1335 di un cranio di rinoceronte lanoso fossile. Pur modellando la testa seguendo I contorni del teschio reale, Vogelsang parte dal presupposto che si tratta di una creatura fantastica – il risultato finale rispecchia perciò più l´opinione dell´artista che la realtà. 

È facile deridere oggigiorno Vogelsang, che comunque era incaricato di creare una scultura ornamentale, non una ricostruzione anatomica. Solo nel 18° secolo compareranno le prime  ricostruzione basato su concetti scientifici, anche se preconcetti continueranno (e continuano) a giocare un´importante ruolo.

Continua...

William Smith e la mappa che a che ha cambiato il mondo

Giugno 11, 1813, l´ingegnere e rilevatore William Smith viene arrestato e portato alla prigione di  King's Bench a sud di Londra. Dopo anni di attesa, uno dei tanti creditori di Smith aveva finalmente sporto denuncia, Smith fu imprigionato finché i suoi averi fossero messi all´asta per pagare i suoi debiti. Smith in una nota scritta molto più tardi ricorda:

“L´uomo e i suoi fossili forse possono essere imprigionati, ma mai le sue scoperte ... la collezione perduta, libri e pubblicazioni disperse, a lui fu tolta ogni cosa tranne i suoi ricordi."

Smith per anni aveva investito (e perso) grandi somme di denaro nella pubblicazione di una carta topografica molto speciale – sopra la topografia aveva delimitato e colorato delle aree che rappresentavano la litologia del sottosuolo.
 

Smith non era il primo con questa idea, ma era il primo a realizzare una carta a grandi dimensioni (che comprendeva quasi tutta l´Inghilterra) e il primo ad usare anche i fossili per identificare le formazioni geologiche. Prima di Smith il medico e naturalista Martin Lister (1639-1712) aveva proposto di mappare la distribuzioni dei tipi di suolo nella campagna. Dato che il suolo si forma dall´erosione delle rocce, questo metodo avrebbe reso possibile creare una carta geologica. Ma Lister, cosi sembra, mai realizzo questa sua idea. L´italiano Luigi Ferdinando Marsili (1658-1730) intraprese il prossimo importante passo: per uso militare creo una carta in cui segnalava gli affioramenti rocciosi (interessanti per la costruzione di fortificazioni) - una carta dei dintorni di Bologna (1717) mostra gli punti e le cave in cui si poteva estrarre rocce e gesso, Marsili poi collega questi singoli punti con un´area tratteggiata, implicando che i strati geologici continuano anche nel sottosuolo.

 

Fig.1. Una carta mineralogica francese pubblicata nel 1780, che mostra cave, miniere e altri punti d´interesse geologico. Il rilievo topografico era all´avanguardia per quei tempi, ma i naturalista ancora esitavano a connettere i singoli affioramenti di rocce tra di loro - dato che non si sapeva praticamente nulla del sottosuolo, sembrava troppo azzardato ipotizzare strati e strutture geologiche.

Smith si spinse oltre. Non solo aveva mappato e colorato un´area vastissima, ma grazie ai fossili guida era capace di separare formazioni geologiche a prima vista molto simili, una risoluzione stratigrafica mai raggiunta prima. Smith capì anche che i strati geologici erano inclinati, usando una ombreggiatura poteva sottolineare questo particolare anche sulla carta geologica. Purtroppo Smith era talmente cauto e meticoloso che ritardò di anni la pubblicazione delle sue carte, intanto si prestava sempre nove somme di denaro, fino a quel fatidico giorno nell´estate del 1813.

Amici di Smith avevano comprato i suoi appunti messi all´asta, non tutto il lavoro era andato perduto. Ma Smith, disilluso, dopo il suo rilascio dalla prigione, fuggi da Londra, mai più a ritornare. Ma la storia per fortuna non finisce qui...

Fig.2. La grande carta geologica pubblicata da Smith nel 1815, Smith si ispirò per i colori all´aspetto delle rocce stesse – economicamente importanti formazioni di carbone sono tenute in nero – Smith era un´uomo pratico é considerava la sua carta come una "mappa del tesoro", utile per capire dove trovare ricchezze geologici – carbone, metalli e rocce edilizie.

Bibliografia:

WINCHESTER, W. (2001): The Map that Changed the World: William Smith and the Birth of Modern Geology. New York: Harper Collins: 352

La Geologia del D-Day

In preparazione per il D-Day e l´invasione della "roccaforte nazista" il 6 giugno 1944 non solo  strategia, organizzazione e potenza militare degli alleati furono decisive, ma anche la geologia della Normandia. 

L´affluenza di diversi grandi fiumi tra i porti di Le Havre e Cherbourg ha creato grandi zone sabbiose su cui era possibile approdare con speciali veicoli anfibi. Nel gennaio 1944 dei subacquei della intelligence britannica recuperarono alcuni campioni di sabbia, geologi dovevano analizzare la mineralogie e la granulometria delle spiagge per poter decidere se la sabbia poteva portare i pesanti mezzi militari – senza carri armati era quasi impossibile espugnare i bunker costruiti dai tedeschi sulla spiaggia e liberare la via per le truppe.
 

Fig.1. Carta strategica con gli avanzamenti alleati e carta geologica semplificata. Grandi fiumi che trasportano sedimenti dall´entroterra composto da rocce metamorfiche e sedimentarie hanno creato delle spiagge sabbiose, abbastanza stabili per pesanti mezzi e l´invasione con truppe. Gli alleati conquistarono prima le zone calcaree, ideali per costruzioni dell´infrastruttura e l´importante campo d'aviazione britannico.

L´entroterra della Normandia é caratterizzato dall´altopiano di Calvados, composto da calcaree giurassico e coperto da un sottile strato di sabbie eoliche depositate li durante l´ultima era glaciale. Questo paesaggio quasi piano é asciutto era un luogo ideale per costruire piste d´atterraggio, dato che solo con degli aeri era possibile garantire l´approvvigionamento delle truppe alleati nel corso della battaglia per la Francia. La zona offriva anche buone rocce per costruzione di edifici e infrastrutture. Dall´acquifero nelle formazioni calcaree gli alleati poterono anche pompare fuori l´acqua potabile.

L´invasione della Normandia non solo fu influenzata dalla geologia, ma a sua volta ha cambiato la geologia. Nelle sabbie e sedimenti delle spiagge ancora oggi si trovano piccoli sfere magnetiche e gocce di vetro. All´impatto col suolo le granate sparate esplodono e fondono in parte la sabbia e il metallo dell´ordigno, raffreddandosi il metallo assume le forme di piccole gocce e sfere, rese luccicanti dal continuo moto delle onde.
 
Alcuni geologi stimano che questi sedimenti antropici sopravviveranno alcuni centinaia a migliaia di anni, forse, depositandosi nei crateri creati dalle esplosioni, si formerà, nel corso di milioni d´anni, anche una nuova formazione geologica - la traccia della follia umana impressa nelle rocce stesse.

L´eruzione della Pelée e l´estinzione di una specie

Nel passato vivevano almeno tre specie endemiche di ratto gigante sulle isole delle Caraibi. Sulla specie Megalomys audreyae non si sa praticamente nulla, dato che la specie é stata descritta solo materiale fossile frammentario scoperto su Barbuda nel 1900. Il ratto gigante di Saint-Lucia (Megalomys luciae) sopravvisse fino al 1852 e sono conosciuti solo un paio di esemplari imbalsamati. Il ratto gigante di Martinique (Megalomys desmarestii) fu descritta nel 1654 dal naturalista francese Jean-Baptiste Du Tertre, basandosi sulle varie ricette dei indigeni a cucinare la specie. 

 Fig.1. Ricostruzione storica di Megalomys desmarestii.

Fino al 1890 la specie era abbastanza diffusa, ma caccia, distruzione del habitat e sterminio della specie come animale nocivo velocemente ridussero la popolazione. All´inizio del 20° secolo solo sparse e piccole popolazioni sopravvissero sulle pendici delle montagne del´isola, tra cui La Pelée – un vulcano attivo. Nell´aprile 1902 l´antica montagna si risveglio e si formo un´lago di acqua bollente sulla sommità.

La popolazione della città di St. Pierre, proprio ai piedi della montagna, si preoccupo, ma le autoritá locali assicurarono che la montagna non poneva nessun pericolo. Nella mattinata del 8 maggio 1902 la montagna esplose in una serie di devastanti flussi piroclastici - valanghe ardenti di gas e rocce  incandescente, 20- a 40.000 persone perirono. 

. The "Samson of St. Pierre".

Fig.4. and 5. Photograph of St. Pierre, Martinique, in the 19th century long b - See more at: http://historyofgeology.fieldofscience.com/2011/05/may-8-1902-la-pelee.html#sthash.aDfx2cb3.dpuf

Fig.4. and 5. Photograph of St. Pierre, Martinique, in the 19th century long before the eruption, and ph - See more at: http://historyofgeology.fieldofscience.com/2011/05/may-8-1902-la-pelee.html#sthash.aDfx2cb3.dpuf

Fig.4. and 5. Photograph of St. Pierre, Martinique, in the 19th - See more at: http://historyofgeology.fieldofscience.com/2011/05/may-8-1902-la-pelee.html#sthash.cXdiLzE7.dpuf

Fig.4. and 5. Photograph of St. Pierre, Martinique, in the 19th - See more at: http://historyofgeology.fieldofscience.com/2011/05/may-8-1902-la-pelee.html#sthash.cXdiLzE7.dpuf

Fig.2. La città di  St. Pierre, Martinique, alla fine del 19°secolo e pochi giorni dopo la disastrosa eruzione del maggio 1902.

I fianchi della montagna furono completamente spogliati della vegetazione, nessun animale avrebbe potuto sopravvivere a questo inferno. Spedizioni successive non riuscirono a trovare nessuna traccia dell´ultima popolazione di  Megalomys desmarestii conosciuta – l´eruzione della  Pelée era l´ultimo atto nell´estinzione di questa specie.
 

Bibliografia:
 

SEMAL, L. (2014): Bestiarium – Zeugnisse ausgestorbener Tierarten. Haupt-Verlag: 168