Un vasto oceano globale potrebbe aver coperto la Terra primordiale durante l'inizio dell'Eone Archeano, da 4 a 3,2 miliardi di anni fa, un effetto collaterale di avere un mantello più caldo di oggi, secondo nuove ricerche.

Le nuove scoperte sfidano le ipotesi precedenti secondo cui le dimensioni dell'oceano globale della Terra sono rimaste costanti nel tempo e offrono indizi su come le sue dimensioni potrebbero essere cambiate nel corso del tempo geologico, secondo gli autori dello studio.

La maggior parte delle acque superficiali della Terra si trova negli oceani. Ma c'è un secondo serbatoio d'acqua nelle profondità dell'interno della Terra, sotto forma di idrogeno e ossigeno attaccati ai minerali nel mantello.

Un nuovo studio in I progressi dell'AGU , che pubblica ad alto impatto, ricerca e commento ad accesso aperto attraverso le scienze della Terra e dello spazio, stima quanta acqua il mantello potrebbe potenzialmente contenere oggi e quanta acqua avrebbe potuto immagazzinare in passato.

I risultati suggeriscono che, poiché la Terra primitiva era più calda di oggi, il suo mantello potrebbe aver contenuto meno acqua perché i minerali del mantello trattengono meno acqua a temperature più elevate. Supponendo che il mantello abbia attualmente più di 0,3-0,8 volte la massa dell'oceano, un oceano di superficie più grande potrebbe essere esistito durante il primo Archean. A quel tempo, il mantello era di circa 1, 900-3, 000 gradi Kelvin (2, 960-4, 940 gradi Fahrenheit), rispetto a 1, 600-2, 600 gradi Kelvin (2, 420-4, 220 gradi Fahrenheit) oggi.

Se la Terra primitiva avesse un oceano più grande di oggi, che avrebbe potuto alterare la composizione dell'atmosfera primitiva e ridurre la quantità di luce solare riflessa nello spazio, secondo gli autori. Questi fattori avrebbero influenzato il clima e l'habitat che ha sostenuto la prima vita sulla Terra.

"A volte è facile dimenticare che l'interno profondo di un pianeta è in realtà importante per quello che sta succedendo in superficie, "ha detto Rebecca Fischer, un fisico minerale dell'Università di Harvard e coautore del nuovo studio. "Se il mantello può contenere solo tanta acqua, deve andare da qualche altra parte, quindi quello che sta succedendo a migliaia di chilometri sotto la superficie può avere implicazioni piuttosto grandi".

Il livello del mare della Terra è rimasto abbastanza costante negli ultimi 541 milioni di anni. I livelli del mare di prima nella storia della Terra sono più difficili da stimare, però, perché poche prove sono sopravvissute dall'Eone Archeano. Nel corso del tempo geologico, l'acqua può spostarsi dalla superficie dell'oceano verso l'interno attraverso la tettonica a zolle, ma la dimensione di quel flusso d'acqua non è ben compresa. A causa di questa mancanza di informazioni, gli scienziati avevano ipotizzato che la dimensione dell'oceano globale fosse rimasta costante nel tempo geologico.

Nel nuovo studio, co-autore Junjie Dong, un fisico minerale all'Università di Harvard, ha sviluppato un modello per stimare la quantità totale di acqua che il mantello terrestre potrebbe potenzialmente immagazzinare in base alla sua temperatura. Ha incorporato i dati esistenti su quanta acqua possono immagazzinare i diversi minerali del mantello e ha considerato quale di questi 23 minerali si sarebbe verificato a profondità e tempi diversi nel passato della Terra. Lui e i suoi coautori hanno quindi collegato quelle stime di stoccaggio al volume della superficie dell'oceano mentre la Terra si raffreddava.

Jun Korenaga, un geofisico della Yale University che non era coinvolto nella ricerca, ha detto che questa è la prima volta che gli scienziati hanno collegato i dati di fisica dei minerali sullo stoccaggio dell'acqua nel mantello alle dimensioni dell'oceano. "Questa connessione non è mai stata sollevata in passato, " Egli ha detto.

Dong e Fischer sottolineano che le loro stime della capacità di stoccaggio dell'acqua del mantello portano molta incertezza. Per esempio, gli scienziati non comprendono appieno quanta acqua può essere immagazzinata nella bridgmanite, il principale minerale del mantello.

Le nuove scoperte fanno luce su come l'oceano globale potrebbe essere cambiato nel tempo e possono aiutare gli scienziati a comprendere meglio i cicli dell'acqua sulla Terra e su altri pianeti, che potrebbe essere prezioso per capire dove può evolvere la vita.

"E' sicuramente utile conoscere qualcosa di quantitativo sull'evoluzione del bilancio idrico globale, " ha detto Suzan van der Lee, un sismologo della Northwestern University che non ha partecipato allo studio. "Penso che questo sia importante per i sismologi pignoli come me, che fanno l'imaging della struttura attuale del mantello e ne stimano il contenuto d'acqua, ma è anche importante per le persone che cercano esopianeti ricchi di acqua e chiedono da dove viene la nostra acqua".

Dong e Fischer stanno ora usando lo stesso approccio per calcolare quanta acqua può essere contenuta all'interno di Marte.

"Oggi, Marte sembra molto freddo e secco, " ha detto Dong. "Ma molte prove geochimiche e geomorfologiche suggeriscono che il primo Marte potrebbe aver contenuto dell'acqua sulla superficie - e persino un piccolo oceano - quindi c'è molto interesse nella comprensione del ciclo dell'acqua su Marte".