Apr 12

IL TEMPO PROFONDO *

Il presente articolo è stato inserito nella sezione d'archivio  "Quattro passi nella storia della Scienza"

Il tempo profondo fa parte del patrimonio cognitivo umano ma non è sempre stato così. E' una conquista recente che trova ugualmente grandi difficoltà a radicare nella mente umana per via delle sua caratteristiche dimensionali lontane dalla quotidianità, al pari dei grandi temi descrittivi dell'universo

Nei libri dedicati alle scienze della Terra, le prime pagine sono spesso occupate da modelli grafici che intendono collocare nel tempo gli eventi successivi alla formazione del pianeta. Si tratta di scalinate, lunghe spirali, diagrammi a torta e varie altre raffigurazioni; tutte pongono l'accento su un aspetto: l'enorme vastità temporale intercorrente tra la "solidificazione" della superficie terrestre (momento che in geologia costituisce il "tempo zero" anche se un planetologo direbbe, e a ragione, che in quel momento il pianeta già da tempo è venuto alla luce), la prima testimonianza di vita fossile e la comparsa dell'uomo.

Il confronto tra testi datati e testi recenti rivela che l'approfondimento delle conoscenze paleontologiche tende a spostare sempre più indietro la comparsa della vita, ma in generale rimane sempre valido un dato: la vita è emersa dopo un periodo di tempo enorme, che oggi si ritiene debba collocarsi grosso modo attorno a 3.5 miliardi di anni fa. Ciò significa che le attuali conoscenze pongono l'uomo di fronte ad un vero e proprio oceano di tempo privo di fenomeni vitali, quasi un miliardo di anni di nulla, solo rocce, fenomeni geologici e fenomeni atmosferici. Se poi si considera che un vero e proprio ambiente naturale ricco di biodiversità si manifesta non prima di circa 700-600 milioni di anni fa, l'oceano di tempo caratterizzato da vita elementare si dilata fino a quasi 3,7-4 miliardi di anni. Su una simile scala temporale la comparsa dell'uomo occupa un infinitesimo bruscolino posizionato a ridosso del tempo presente.

L'immensità temporale in cui l'uomo è calato nel suo rapporto con la Terra e con i fenomeni geologici viene definita "tempo profondo". La portata di questo dato cognitivo viene spesso sottovalutata. La consapevolezza dell'esistenza del "tempo profondo", cioè del fatto che oggi si sta vivendo su un oggetto (la Terra) immensamente antico, modellato da fenomeni che si sono sviluppati (si sviluppano e si svilupperanno) su scale di tempo gigantesche e la cui conoscenza diretta è limitata ad un intervallo temporale infinitesimo è una conquista moderna. Così moderna che forse neppure andrebbe definita conquista se si considera quanto poco tale consapevolezza sia radicata nella cultura diffusa e sia lontana dalla quotidianità umana.

E' interessante notare che una delle idee embrionali da cui scaturì storicamente il concetto di "tempo profondo" e, conseguentemente, il moderno modello concettuale della "storia della Terra" è contenuta in un trattato del 1669, opera del medico e anatomista danese Niels Stensen (italianizzato in Niccolò Stenone, 1638-1686). Il trattato si presenta, com'era uso all'epoca, con un lungo titolo: "De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus" (fig. 1)

Fig. 1. Frontespizio della prima edizione (1669) del trattato "Prodromo ad una dissertazione su un solido contenuto naturalmente in un altro solido" di Niels Stensen.
Fig. 1. Frontespizio della prima edizione (1669) del trattato "Prodromo ad una dissertazione su un solido contenuto naturalmente in un altro solido" di Niels Stensen.

Il problema affrontato nel "Prodromo" nasceva dal rinvenimento all'interno di alcune rocce di enigmatici oggetti litoidi di forma approssimativamente triangolare e ricchi di dettagli morfologici estranei alla roccia ospitante, battezzati "glossopetrae" (lingue di pietra), noti fin dall'antichità e oggetto di ricorrenti speculazioni. Stensen pose quindi il problema della misteriosa origine delle glossopetrae in termini generali: «Data una sostanza in possesso di una certa figura, e prodotta secondo le leggi della natura, trovare nella sostanza stessa le prove che rivelino il posto e il modo della sua produzione.» Stensen evidenziò l'accentuata corrispondenza di forme tra i denti di uno squalo da lui stesso dissezionato e le glossopetrae, interpretando perciò i due oggetti come il risultato di un comune meccanismo di genesi e ottenendo, induttivamente, un nuovo principio (principio di sufficiente somiglianza): «Se una sostanza solida è simile sotto ogni aspetto a un'altra sostanza solida, non solo per le condizioni della sua superficie ma anche per la disposizione interna delle sue parti e particelle, essa sarà simile anche per modo e luogo della sua produzione.». Quindi le enigmatiche glossopetrae (fig. 2) non erano bizzarre strutture nate spontaneamente all'interno delle rocce ma semplici resti dentali di comuni animali; per estensione numerose altre forme anatomiche inglobate nelle rocce potevano a ragione essere perciò considerate resti biologici litificati.

Fig. 2. Confronto tra i denti di squalo e le glossopetrae nelle tavole dell'opera di Stensen.
Fig. 2. Confronto tra i denti di squalo e le glossopetrae nelle tavole dell'opera di Stensen.

Ma l'effetto dirompente del ragionamento di Stensen va ben oltre. Nello stesso testo vengono enunciati altri principi di portata enorme, che scardinano l'assunto biblico di una età del pianeta Terra di 6000 anni, dogma ritenuto di valore assoluto. Un altro principio enunciato nel "Prodromo" , il principio detto "di conformazione", stabilisce infatti che se un solido naturale è racchiuso in un altro, quello che si è solidificato per primo determina le impronte sull'altro. In altre parole le glossopetrae non erano nate "nella" roccia circostante, ma erano solide già in precedenza e la roccia circostante, per poterle avvolgere preservandone in qualche misura la morfologia, dev'essersi formata in un tempo successivo. Questo principio spalancò la porta sulla metodologia della cronologia relativa: esaminando la documentazione fossile era possibile stabilire relazioni temporali tra le età delle rocce ed incasellarle su una scala cronologica secondo il criterio del "formatasi prima" e del "formatasi dopo". La Terra, le sue molteplici forme e la vita venivano sottratte all'idea di una pangenesi coeva, tutte le precedenti idee circa l'età della Terra e la sua evoluzione spazzate via dall'adozione sistematica dei nuovi principi. Per di più i denti di squalo all'interno di rocce affioranti sulle terre emerse mostravano che non poteva esserci fissità degli ambienti: le mutue posizioni di mari, oceani, montagne, pianure e fiumi rappresentavano soltanto un temporaneo assetto della superficie terrestre, differente da quello antico e da quello futuro.

L'applicazione del principio della sufficiente somiglianza permette di superare un enorme ostacolo: l'impossibilità di osservare fenomeni avvenuti nel passato. Se l'osservazione diretta è impossibile, la somiglianza tra il prodotto residuale di antichi fenomeni e analoghi oggetti formatisi mediante processi osservabili direttamente oggi è la via per interpretare il passato. Per Stenone le rocce sedimentarie devono quindi essersi deposte in antichi ambienti acquatici poichè la loro struttura è in accordo con il sedimento sciolto che si forma in "quegli strati che vengono depositati dall’acqua torbida.” Il quadro così è completato, i principi esposti nel "Prodromo" permettono non solo di ordinare gli eventi del passato, sebbene in modalità relativa, ma anche di intuire come e dove si sono formati i prodotti di quegli eventi.

E' importante sottolineare che Stensen non giunse alle sue conclusioni utilizzando nuovi e rivoluzionari dati di partenza (le glossopetrae le conosceva già Plinio) o mediante nuovi esperimenti. Nel suo caso l'aver saputo guardare da un punto di vista "diverso" e nuovo un panorama da tempo sotto gli occhi di tutti ed aver saputo comprendere meglio la natura delle cose ha permesso di fare un salto cognitivo enorme. Ricordando inoltre che è caratteristica comune alle grandi teorie l'avere ripercussioni di grande vastità e in ambiti diversi forse non sarebbe del tutto fuori luogo considerare il passo compiuto da Niels Stensen nelle scienze naturali non troppo lontano, in quanto a portata , da quello einsteniano nella fisica.

Grazie alle calzature manufatte da Stensen altri grandi si sono incamminati, disegnando con i loro passi un sentiero verso il baratro del tempo profondo. Lo scozzese James Hutton (1726-1797), anche lui formalmente un medico ma dedicatosi poi alla chimica ed alla geologia, raggiunse per primo la sconcertante consapevolezza che non solo i 6000 anni biblici nulla avevano a che fare con l'età della Terra, ma che essa neppure poteva essere descritta in termini di centinaia di migliaia di anni, e che forse nemmeno un milione di anni sarebbe bastato. La dimensione temporale assunta dall'ortodossia cattolica veniva così dilatata fino ad una vastità inimmaginabile, che costrinse a prendere atto di un'idea di scala cronologica in cui anche la civiltà umana più antica rappresentava un istante a ridosso del presente. Il crollo del castello concettuale pregresso fu inevitabile: Hutton si rese conto che della Terra e della sua storia praticamente nulla si sapeva, non si intuiva un momento a cui si potesse farne risalire l'origine e tantomeno un fine ultimo.

Il nucleo della teoria di Hutton è il "ciclo delle rocce" cioè l'ipotesi che esista un ciclo attraverso il quale la crosta terrestre si rinnova continuamente. Agenti esogeni come l'acqua, la pioggia, il ghiaccio degradano le rocce, le consumano e le riducono in parti finissime che poi si sedimentano e, tramite l'azione di calore e pressione, danno luogo a nuove formazioni rocciose il cui sollevamento determina le forme superficiali in un ciclo virtualmente infinito (fig. 3). Considerando le forze in gioco e le masse coinvolte Hutton si rese conto che un simile processo non poteva aver luogo nelle poche migliaia di anni invocate sulla base dell'interpretazione delle sacre scritture. La Terra e i fossili quindi appartenevano a una "storia" infinitamente più antica.

Fig. 3. Una tavola di "Theory of the Earth". Il paesaggio attuale è il risultato dell'erosione di una superficie molto più antica, a sua volta risultato dell'erosione di strati "piegati" in un tempo ancora antecedente.
Fig. 3. Una tavola di "Theory of the Earth". Il paesaggio attuale è il risultato dell'erosione di una superficie molto più antica, a sua volta risultato dell'erosione di strati "piegati" in un tempo ancora antecedente.

La Royal Society di Edimburgo pubblicò la teoria di Hutton nel 1788 (fig. 4) ma la prima vera apparizione pubblica va fatta risalire al 1785, anno in cui il testo venne letto nel corso di due incontri presso la Royal Society, rispettivamente il 7 Marzo e il 4 aprile. Il 4 Luglio dello stesso anno un riassunto a stampa fu distribuito privatamente. Hutton fu subito criticato, attaccato ed accusato di ateismo nonché di "scarso utilizzo di logica" nei suoi ragionamenti. In risposta Hutton ripubblicò nel 1795 l'opera, estendendola notevolmente al fine di rintuzzare gli attacchi dei detrattori. Di fatto però, finché fu in vita, Hutton non ricevette un riconoscimento commisurato alla immensa portata della sua "Theory of the Earth".

Fig. 4. Frontespizio della prima edizione della "Theory of the Earth" di James Hutton (1785).
Fig. 4. Frontespizio della prima edizione della "Theory of the Earth" di James Hutton (1785).

Il tempo profondo doveva attendere ancora per entrare stabilmente negli ambiti scientifici e l'attesa si protrasse fino al 1830, quando ancora uno scozzese, Charles Lyell, pubblicò l'opera destinata a sdoganarlo una volta per tutte. Charles Lyell (1797-1875), come nel caso dei due altri giganti che lo precedettero e anche più di essi, aveva una formazione estranea alle scienze naturali: era un avvocato. L'interesse per la geologia lo spinse successivamente ad approfondirne lo studio seguendo le lezioni di eminenti geologi e a dedicarsi a numerose escursioni sul campo, sia in Francia che in Italia. Nel 1830 pubblica i "Principles of Geology", che vedrà ben 11 edizioni nell'arco di vita dell'autore, a testimoniare il grande successo riscosso dall'opera. Lyell, a differenza di Hutton, godette di una enorme considerazione presso i contemporanei, ricevette la Royal Society Medal, divenne presidente della Geological Society e fu nominato baronetto nel 1864. Lyell è legato anche all'astronomia: un cratere lunare ed uno marziano portano il suo nome.

L'importanza scientifica di Charles Lyell sta nel fatto che, con la sua opera, ha illustrato per primo un preciso metodo da utilizzare nella ricerca geologica. Il concetto base è già anticipato nel sottotitolo dei "Principles": "un tentativo di spiegare i cambiamenti passati sulla superficie della Terra facendo riferimento a cause che sono adesso in azione", principio denominato "uniformitarianismo" e basato sul percorso logico induttivo. L'opera, in fin dei conti, si presenta come un catalogo incredibilmente vasto e variegato comprendente le cause geologiche (fig. 5) che determinano le forme della superficie terrestre: i ghiacciai, il vulcanesimo, l'ondazione, l'erosione e così via. Lyell, inoltre, sistematizza i principi della stratigrafia e conia i nomi delle scansioni temporali oggi in uso nella cronologia geologica come Eocene, Pliocene, etc.

Fig. 5. Origine di diversi tipi di rocce, da "Principles of Geology", seconda ed. americana, 1857. A: sedimentaria B: vulcanica C: metamorfica D: intrusiva. Fonte: wikipedia.
Fig. 5. Origine di diversi tipi di rocce, da "Principles of Geology", seconda ed. americana, 1857.  A: sedimentaria B: vulcanica C: metamorfica D: intrusiva. Fonte: wikipedia.

Il paradigma geologico alla base dei "Principles" è quindi che le inferenze suggerite dai dati osservativi presuppongono che il futuro della Terra si conformerà in accordo con il passato e che il presente è simile al passato, che a sua volta altro non è che un prolungamento a ritroso di quanto sta avvenendo oggi (a meno di eventi eccezionali). Lyell, al pari di Hutton, è sconcertato dal tempo profondo e lo dice chiaramente: "Tali visioni dell'immensità del tempo trascorso, simili a quelle svelate dalla filosofia newtoniana in relazione allo spazio erano troppo vaste per suscitare idee di sublimità che non fossero mescolate a un senso doloroso della nostra incapacità di concepire un piano di una tale infinita estensione. Si vedono mondi al di là di altri mondi, a distanze incommensurabili l’uno dall'altro, e al di là di essi, innumerevoli altri sistemi sono tracciati debolmente sui confini dell'universo visibile

L'influenza di Charles Lyell non si limitò a definire il concetto moderno di geologia e di tempo profondo. Darwin era buon amico di Lyell e non appare lontano dal vero che i "Principles" accesero in lui una scintilla, come dimostrano le parole registrate nei suoi famosi taccuini “I geologi mi hanno mostrato che è possibile fare una scienza della natura, della superficie terrestre, trovando degli schemi generali che sono validi ovunque, degli schemi universali. Io intendo fare la stessa cosa per la biologia”. Il tempo profondo diverrà l'impalcatura necessaria a sostenere una delle grandi teorie destinate a cambiare profondamente l'uomo e la sua visione della natura, ormai, annoterà Darwin nei suoi taccuini: "la specie umana galleggia come una pellicola sopra un oceano sterminato di tempo".

 

Continua...

6 commenti

  1. Maurizio Bernardi

    Il progredire di un anno o di dieci anni, rapportato ai miliardi di anni precedenti non rappresenta nulla. Come se in realtà il tempo fosse congelato.  Gli ultimi 300.000 anni, un inavvertibile battito di ciglia.

  2. Lampo

    Bell'articolo...porta a riflettere.

    Gli smisurati ordini di grandezza di differenza che dominano tutto ciò che è universo mi hanno sempre affascinato e, al contempo, turbato...

    Ogni grandezza, che sia spaziale, energetica, temporale...tutto sembra esagerato e a volte quasi senza senso nell'universo. O forse semplicemente perchè siamo soliti rapportare il tutto a quel granellino insignificante di polvere che è l'uomo.

    Chi lo sa. Comunque il tempo profondo mi ha affascinato.

     

  3. Mario Fiori

    Le tue ragioni Lampo sono profonde in realtà e le condivido , come condivido il fatto che la nostra è appunto la visione di un granellino o da un granellino come si voglia dire.

  4. Lorenzo

    La nostra storia come specie occupa poco più di un’ora in una scala temporale in cui la vita sulla terra esiste da un anno. Il nostro sistema solare e’ grande poco più di un millimetro in una scala in cui la via lattea ha un diametro di 200km. Tempo e spazio profondi.

    la formica che abita nel mio giardino non può nemmeno immaginare che esistano il Cervino o l’isola di Pasqua o ci fossero stati un tempo i trilobiti.

    non possiamo comprendere, ma solo prendere coscienza e provare un’immensa riverenza per questo infinito teatro, che contiene cose che vanno al di là di ogni nostra immaginazione

    mai titolo di un blog fu più azzeccato direi

  5. Andrea I.

    Scritto molto interessante, grazie!

    Sembra sciocco, ma la domanda che mi é venuta alla mente é: come percepisce il tempo una di queste rocce, come lo percepiscono e lo misurano le infinitesime particelle che le compongono? (che sono le stesse che compongono noi! :mrgreen: ).

    Probabilmente la nostra reazione a principi come questo deriva proprio dal fatto che concepiamo il tempo secondo i parametri rapportati alla nostra esperienza e a come lo misuriamo.

    Chissa, magari per un osservatore diverso da noi, quei miliardi di nostri anni sono stati qualcosa di diverso.

    Grazie di nuovo per l'affascinante articolo.

  6. caro Andrea,

    per le particelle più piccole, come i protoni, noi siamo un lampo quasi impercettibile. Ma non è molto diverso per le stelle e le galassie... Per il tempo dell'Universo noi siamo più piccoli in ogni senso di una epsilon piccola a piacere... al limite tendiamo a zero. Ma la Terra no... ricordiamocelo sempre!

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