Un team di scienziati internazionali guidati dal ricercatore dell'ETH Paolo Sossi ha acquisito nuove informazioni sull'atmosfera terrestre di 4,5 miliardi di anni fa. I loro risultati hanno implicazioni per le possibili origini della vita sulla Terra.

Quattro miliardi e mezzo di anni fa, La Terra sarebbe stata difficile da riconoscere. Al posto delle foreste, montagne e oceani che conosciamo oggi, la superficie del nostro pianeta era interamente ricoperta di magma, il materiale roccioso fuso che emerge quando i vulcani eruttano. Su questo la comunità scientifica è d'accordo. Quello che è meno chiaro è come fosse l'atmosfera in quel momento. Nuovi sforzi di ricerca internazionali guidati da Paolo Sossi, ricercatore senior presso l'ETH di Zurigo e il NCCR PlanetS, tentativo di svelare alcuni dei misteri dell'atmosfera primordiale della Terra. I risultati sono stati pubblicati oggi sulla rivista Progressi scientifici .

Fare magma in laboratorio

"Quattro miliardi e mezzo di anni fa, il magma scambia costantemente gas con l'atmosfera sovrastante, Comincia a spiegare Sossi. «L'aria e il magma si influenzavano a vicenda. Così, puoi imparare l'uno dall'altro."

Per conoscere l'atmosfera primordiale della Terra, che era molto diverso da quello che è oggi, i ricercatori hanno quindi creato il proprio magma in laboratorio. Lo hanno fatto mescolando una polvere che corrispondeva alla composizione del mantello fuso della Terra e riscaldandola. Ciò che sembra semplice richiedeva gli ultimi progressi tecnologici, come sottolinea Sossi:"La composizione della nostra polvere simile a un mantello rendeva difficile la fusione:avevamo bisogno di temperature molto elevate di circa 2, 000° Celsius."

Ciò richiedeva un forno speciale, che è stato riscaldato da un laser e all'interno del quale i ricercatori hanno potuto far levitare il magma facendo scorrere intorno ad esso flussi di miscele di gas. Queste miscele di gas erano candidati plausibili per l'atmosfera primordiale che, come 4,5 miliardi di anni fa, influenzato il magma. Così, con ogni miscela di gas che scorreva intorno al campione, il magma si è rivelato un po' diverso.

"La differenza chiave che abbiamo cercato è stata il modo in cui si è ossidato il ferro all'interno del magma, Sossi spiega. Con parole meno esatte:quanto arrugginisce. Quando il ferro incontra l'ossigeno, si ossida e si trasforma in quella che comunemente chiamiamo ruggine. Così, quando la miscela di gas che gli scienziati hanno soffiato sul loro magma conteneva molto ossigeno, il ferro all'interno del magma si ossidava maggiormente.

Questo livello di ossidazione del ferro nel magma raffreddato ha dato a Sossi e ai suoi colleghi qualcosa che potevano confrontare con le rocce naturali che costituiscono il mantello della Terra oggi, le cosiddette peridotiti. L'ossidazione del ferro in queste rocce ha ancora l'influenza dell'atmosfera primordiale impressa al loro interno. Il confronto tra le peridotiti naturali e quelle del laboratorio ha quindi fornito agli scienziati indizi su quale delle loro miscele di gas si avvicinasse di più all'atmosfera primordiale della Terra.

Una nuova visione dell'emergere della vita

"Quello che abbiamo scoperto è che, dopo essersi raffreddati dallo stato magmatico, la giovane Terra aveva un'atmosfera leggermente ossidante, con anidride carbonica come costituente principale, così come azoto e un po' d'acqua, Riferisce Sossi. Anche la pressione superficiale era molto più alta, quasi cento volte quella di oggi e l'atmosfera era molto più alta, a causa della superficie calda. Queste caratteristiche lo rendevano più simile all'atmosfera dell'odierna Venere che a quella dell'odierna Terra.

Questo risultato ha due conclusioni principali, secondo Sossi e i suoi colleghi:Il primo è che la Terra e Venere hanno iniziato con atmosfere abbastanza simili, ma la seconda ha successivamente perso la sua acqua a causa della maggiore vicinanza al sole e delle relative temperature più elevate. Terra, però, conservava la sua acqua, principalmente sotto forma di oceani. Questi assorbivano gran parte della CO ₂ dall'aria, riducendo così la CO ₂ livelli in modo significativo.

La seconda conclusione è che una teoria popolare sull'emergere della vita sulla Terra sembra ora molto meno probabile. Questo cosiddetto "esperimento di Miller-Urey", in cui i fulmini interagiscono con determinati gas (in particolare ammoniaca e metano) per creare amminoacidi, gli elementi costitutivi della vita, sarebbe stato difficile da realizzare. I gas necessari semplicemente non erano sufficientemente abbondanti.