• 17 Agosto 2022 8:38

SCIENZA & DINTORNI

Divulgazione storica e scientifica – DIRETTORE Fabiana Leoncavallo

Da palla di fuoco a pianeta blu: come la Terra è diventata abitabile

La terra primordiale era decisamente inospitale per le forme di vita, ma rimossi alcuni ostacoli chimici, è riuscita a cambiare volto ad un pianeta altrimenti alieno.

Nel periodo geologico chiamato Adeano (da Ade, il dio greco degli inferi), che ha avuto inizio 4,5 miliardi di anni fa e terminato circa 4 miliardi di anni fa, la Terra non sarebbe di certo stata il posto che avreste scelto per passare delle vacanze rilassanti. Era una sorta di palla di lava incandescente e di acqua salmastra senza la benché minima traccia di vita. Vulcani eruttavano continuamente per effetto della contrazione gravitazionale che riscaldava gli strati interni del pianeta, e tutte queste eruzioni, stavano formando una densa atmosfera carica di elettricità statica e quindi di giganteschi fulmini.

Come se non bastasse, asteroidi, meteore e comete bombardarono la superficie del pianeta per milioni di anni senza sosta. Il “re” di questi impatti avvenne quando la Terra, o meglio la Proto-Terra, aveva appena una cinquantina di milioni di anni. Un planetoide delle dimensioni di Marte chiamato Theia, formatosi per accrescimento in uno dei punti lagrangiani della Terra, andò ad a colliderci. L’angolo di impatto di 45° è stato abbastanza largo da evitare la disgregazione totale di entrambi i corpi celesti, ma producendo abbastanza detriti da creare un anello orbitante intorno alla Terra simile a quelli di Saturno in formato ridotto, che col tempo, ha portato alla formazione della Luna.

Anche la Luna, che a quel tempo era molto più vicina di quanto è oggi, portava devastazioni al suo incedere. Dopo il gigantesco impatto Terra-Theia che l’ha formata, la Luna orbitava ad una distanza molto inferiore ai 380.000 km di media odierni (l’orbita ellittica della Luna comporta una differenza di distanza tra perigeo ed apogeo), alcune stime portano questa distanza a circa 12.000 km. Una tale vicinanza non solo ha rallentato la rotazione terrestre, ma provocava l’innalzamento della crosta terrestre, per effetto mareale. Questo innalzamento della crosta, detto rigonfiamento tidale, ai nostri giorni è limitato alle maree degli oceani, ma all’epoca, a ogni orbita, la Luna poteva sollevava acqua e suolo per oltre 600 metri.

Dalla lava alla vita

Rappresentazione artistica dello scontro tra la Terra e Theia

Come ha fatto un pianeta del genere, che a vederlo con gli occhi di adesso potremmo tranquillamente scambiare per un esopianeta inabitabile a diventare la Terra che abbiamo oggi?

Per quanto riguarda l’attività vulcanica e meteorica, la risposta è sicuramente il tempo. La Luna per effetto dell’attrito prodotto dal rigonfiamento tidale ha accelerato la sua orbita, allontanandosi sempre di più, riducendo così gli effetti mareali che aveva sull’attività vulcanica. Col tempo, impatto dopo impatto, i detriti vaganti per il sistema solare interno andarono esaurendosi, riducendo sempre di più le collisioni con pianeti e satelliti.  

Se invece dobbiamo considerare come abbia fatto la Terra primordiale a liberarsi dall’imponente effetto serra che l’attanagliava, i ricercatori Jun Korenaga e Yoshinori Miyazaki, rispettivamente della Yale University e del Caltech, hanno una nuova audace teoria che spiegherebbe come il nostro pianeta sia diventata la palla blu che abbiamo oggi.

La teoria copre i primi anni della Terra e coinvolge rocce “strane” che hanno interagito con l’acqua del mare nel giusto modo per dare vita alla materia biologica. “Questo periodo è il periodo più enigmatico nella storia della Terra“, ha affermato Jun Korenaga, professore di scienze della Terra e dei pianeti a Yale e coautore di un nuovo studio sulla rivista Nature. “Stiamo presentando la teoria più completa, di gran lunga, per i primi 500 milioni di anni della Terra“.

Il primo autore dello studio è Yoshinori Miyazaki, un ex studente laureato a Yale che ora è Stanback Postdoctoral Fellow al Caltech. Lo studio si basa sul capitolo finale della dissertazione di Yale di Miyazaki.

La maggior parte degli scienziati ritiene che inizialmente la Terra avesse un’atmosfera molto simile a quella di Venere. I suoi cieli erano pieni di anidride carbonica (più di 100.000 volte l’attuale livello di carbonio atmosferico) e la temperatura della superficie terrestre avrebbe superato i 210 °C.

Gli scienziati concordano nel sostenere che la vita biologica non sarebbe stata in grado né di sopravvivere né tantomeno di evolversi con questi presupposti. ” In qualche modo, è stato rimossa un’enorme quantità di carbonio atmosferico e poiché non esiste più alcun esempio di rocca risalente alla Terra primordiale da poter studiare, abbiamo deciso di costruire da zero un modello teorico per la Terra primordiale” ha detto Miyazaki.

Per costruire il loro modello, Miyazaki e Korenaga, hanno combinato aspetti della termodinamica, della meccanica dei fluidi e della fisica atmosferica.  Alla fine, stabilirono una proposta piuttosto audace: la Terra primordiale era ricoperta di rocce che attualmente non esistono più sulla Terra.

Queste rocce, formate di pirosseno, avevano probabilmente un colore verde scuro, ma soprattutto erano molto ricche di magnesio a livelli di concentrazione difficilmente osservabili oggi in natura” ha detto Miyazaki, il quale sostiene, che i minerali ricchi di magnesio, reagiscono con l’anidride carbonica per produrre carbonati, svolgendo così un ruolo chiave nel sequestro del carbonio atmosferico.

Secondo i due ricercatori, quando la Terra fusa ha iniziato a solidificarsi, il suo mantello assorbì grosse quantità di acqua per subduzione rimanendo umido e divenne convesso vigorosamente per effetto della gravità lunare. La combinazione di un mantello umido e pirosseniti ad alto contenuto di magnesio ha accelerato notevolmente il processo di estrazione della CO2 dall’atmosfera di un valore 10 volte superiore rispetto a quanto si sarebbe ottenuto con rocce odierne.

Come bonus aggiuntivo, queste rocce “strane” sulla Terra primordiale avrebbero reagito prontamente con l’acqua di mare per generare un grande flusso di idrogeno, che è ampiamente ritenuto essenziale per la creazione di biomolecole“, ha detto Korenaga.

L’effetto sarebbe simile a un raro tipo di moderno sfiato termale di acque profonde, chiamato campo idrotermale di Lost City, situato nell’Oceano Atlantico. La produzione abiotica di idrogeno e metano del campo idrotermale di Lost City ne ha fatto un luogo privilegiato per indagare sull’origine della vita sulla Terra.

Camini idrotermali della Lost City nell’oceano Atlantico

Korenaga e Miyazki sostengono che: ” La nostra teoria ha il potenziale per affrontare non solo il modo in cui la Terra è diventata abitabile, ma anche il motivo per cui la vita è emersa su di essa”.

Conclusioni

Quella della riduzione dell’anidride carbonica dall’atmosfera per ridurre le temperature è un problema vecchio, letteralmente, quanto la Terra stessa.  Una cosa è sicura, noi oggi non saremmo qui se la natura, in tutta la sua magnificenza non avesse trovato il modo di ovviare a questo problema e noi potremmo imparare ancora molto da lei su come fare.

Luca Garbin

Laurea magistrale in economia e finanze internazionale, per anni ho lavorato nel settore assicurativo, coltivando in parallelo la passione per le scienze naturali e sociali oltre che per la scrittura. Nei miei articoli cerco di far avvicinare i neofiti agli argomenti  ed intrigare gli esperti, coadiuvando uno stimolante accrescimento personale

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