7.2 James Hutton e la nascita della cronologia moderna.

Università di Edimburgo. All’interno della temperie culturale che dà vita alla fiorente stagione dell’illuminismo scozzese[1], James Hutton ancora studente entra in contatto con le teorie newtoniane, e matura la convinzione che la terra obbedisca a leggi naturali sempre valide, comportandosi come una macchina.

La rivoluzione newtoniana (dalla pubblicazione dei Principia, nel 1687) ha origine dalle scoperte di Isaac Newton in merito al calcolo infinitesimale (constatazioni raggiunte contemporaneamente anche da Leibniz), alle proprietà dei colori e la costruzione del telescopio a riflessione, alla sintesi matematica della scienza meccanica e le definizioni di massa, moto, inerzia, momento, e alla scoperta della gravitazione universale: la prima legge di natura a venire identificata. Inoltre la rivoluzione scientifica deriva dall’esplicitazione del Metodo scientifico: osservazione, formulazione di teorie, e verifica attraverso esperimenti[2].

Il lavoro scientifico di Hutton si serve delle leggi newtoniane, dello studio della chimica, della comprensione della dinamica dell’erosione e dello studio della geologia. Per comprendere la portata delle scoperte dello scienziato scozzese,  di seguito sono riportati i testi di base sul pensiero geologico che si potevano analizzare attorno al 1750[3]:

·        N. Stenone (Niels Steenseen, 1631-1687), De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus (Prodromo alla dissertazione su un solido contenuto direttamente in un altro solido), pubblicato in Italia nel 1669. Sulla natura dei fossili, organismi morti coperti da sedimenti e pietrificati, e la formazione delle rocce sedimentarie accumulatesi in strati orizzontali. Conferma l’età della terra al di sotto dei 6000 anni, nonostante le osservazioni riportate.

·        R. Hooke (1635-1703), Discourse on Earthquake (Discorso sui terremoti), edito postumo nel 1705. Sostiene che violenti fenomeni come i terremoti hanno portato i sedimenti marini al di sopra del livello del mare.

·        A. L. Moro (1687-1764), De’ crostacei e degli altri corpi marini che si trovano su’ monti, Venezia, 1740. Studio del vulcanismo, stabilisce la provenienza della lava dalla profondità della terra, la teoria globale è comunque molto influenzata dal Genesi. Per questo viene definita “geologia biblica”: tentativo di far coincidere leggi scientifiche e Sacre Scritture.

·        T. Burnet (1635-1715), Telluris theoria sacra (Teoria sacra della terra), quattro volumi pubblicati dal 1681 al 1689. Storia del globo a partire dai dati forniti dalle Scritture, nel contesto delle leggi di Newton.

·        J. Woodward, Essay Toward a Natural History of the Earth (Saggio per una storia naturale della terra), 1695. Il Diluvio distrusse la superficie della terra causando la dispersione delle creature viventi in seguito rinvenute come fossili.

·        W. Whiston (1667-1752), New Theory of the Earth (Nuova teoria della terra). Tentativo di dare spiegazione scientifica a eventi noti, come il Diluvio, ad esempio ricorrendo alla collisione cometaria.

·        G. W. Leibniz (1646-1716), Protogea (1749). Per primo avanza l’idea di un oceano universale che coprì la terra dopo la sua formazione, e che ritirandosi rivelò i continenti già formati.

·        B. De Maillet (1656-1738), Telliamed, 1748. Per primo ipotizza che la terra sia antica due miliardi di anni, basandosi sulla teoria dell’oceano universale e calcolando il tempo necessario alle acque per ritirarsi producendo dei vortici.

·        G.-L. L. De Buffon (1707-1788), Histoire naturelle (Storia naturale) in ventiquattro volumi, 1749. Terra e pianeti si sono formati in seguito alla collisione del sole con una o più comete, quindi alla nascita la terra aveva temperatura elevatissima, in seguito venne ricoperta dall’oceano universale.

Porta la data del 1764 il saggio di Hutton sul fenomeno dell’erosione, nel quale lo scienziato riporta l’esito delle sue osservazioni: la maggior parte delle rocce è costituita da materiale eroso, sono le rocce sedimentarie, tutta la superficie terrestre è soggetta ad erosione costante, questo fenomeno è ciclico, ciò significa che l’erosione è necessaria per rinnovare il suolo, ed è ciò che permette la vita sulla terra.

Nel 1785 Hutton tiene una serie di conferenze “Concerning the System of the Earth, Its Duration and Stability”, nelle quali vuole fornire stime sulla datazione della terra in quanto luogo adatto ad ospitare esseri viventi, valutarne i cambiamenti e valutare la possibile durata della stessa.

Durante la prima relazione spiega che la maggior parte delle terre è costituita da rocce stratificate, detriti di terre passate. Materiali eterogenei si sono consolidati nel tempo, e queste masse consolidate si sono elevate al di sopra del livello del mare formando nuove terre, questo processo è all’origine della formazione degli strati. Cause del consolidamento sono calore e pressione.

La seconda relazione descrive l’innalzamento degli strati dal fondo del mare per formare nuove terre. Non il ritirarsi delle acque, ma la forza del calore sotterraneo spinge la roccia liquida verso l’alto formando gli strati. Il ciclo di rigenerazione dovuto all’erosione agisce sulle terre emerse, le quali vengono erose fino a formare sedimenti subacquei, che riemergeranno poi come nuove terre, dove saranno visibili come fossili le tracce degli organismi che le avevano abitate.

Conclusione del ciclo di conferenze è che “dal momento che l’umana osservazione non dispone dei mezzi adatti a misurare il deterioramento delle terre sul Globo, ne inferiamo, quindi, che non possiamo stimare la durata di ciò che vediamo nel presente, né calcolare l’epoca in cui ha cominciato [a esistere]; sicché per quel che concerne l’osservazione umana, questo mondo non ha né inizio né fine”[4]. La terra dunque, è inconoscibilmente antica.

Lyell C., nel 1830 pubblicherà a Londra il testo Principles of Geology, Being an Attempt to Explain the Former Changes of the Earth’s Surface, by Reference to Causes Now in Operation, primo saggio di geologia che sintetizza una grande quantità di ricerche che prendono in riferimento gli studi di Hutton, sdoganando le sue teorie e sostenendo fermamente la incommensurabile antichità della terra[5].

I tentativi di datazione della terra a partire da questo momento si fanno incessanti. Grandi scienziati dell’età moderna e contemporanea si misurano nel tentativo di dare una risposta a questo mistero: mentre lo scopritore dell’immensa antichità della terra, James Hutton, non ritiene di poter darne una stima esatta, consapevole della mancanza di strumenti adatti a misurarla, Charles Darwin nella prima edizione della On the Origin of Species by Means of Natural Selection nel 1859 tenta una valutazione del tempo necessario alla formazione di un particolare ambiente, la Weald Valley nel sud dell’Inghilterra, dando una misura di 300 milioni di anni. Ricevendo numerose critiche da parte della comunità scientifica, ritira il risultato dei suoi studi. Il primo vero tentativo di datazione della terra si ha da parte di Lord Kelvin (vero nome William Thomson) nel 1844. Egli studia le leggi della termodinamica, e sostiene che il sole e la terra si stiano raffreddando a ritmo costante, basandosi su questo dato i suoi calcoli dicono che l’età della terra è stimabile a 20 milioni di anni. Henry Becquerel nel 1896 scopre i fenomeni radioattivi. Rutherford nel 1902 scopre che il decadimento radioattivo di un elemento avviene a tasso costante, e ciò può essere utilizzato per determinare l’età della terra. Boltwood nel 1907 avvalendosi del tempo di decadimento del radio e del tempo di decadimento dell’uranio in piombo, determina una datazione nell’intervallo tra 400 e 2200 milioni di anni. Holmes nel 1913 studiando sempre la relazione tra uranio e piombo, data la terra a 1 miliardo e 600 milioni di anni. Negli anni ’30 e ’40 del Novecento Holmes, Nier, Gerling, Houtermans e altri, lavorando sul piombo comune, calcolano l’età della terra a 3 miliardi e 300 milioni di anni. Negli anni ’50, Patterson capisce che si può ottenere un risultato attendibile solo studiando oggetti della stessa età della terra ma non “contaminati” dagli altri elementi presenti sul nostro pianeta: il piombo nei meteoriti. Nel 1956 arriva a stimare che il nostro pianeta abbia 4 miliardi e 600 milioni di anni, valore ad oggi considerato corretto[6].