Uno dei diamanti di 2,7 miliardi di anni utilizzati in questo lavoro. Credito:Michael Broadley
Uno studio unico sui diamanti antichi ha dimostrato che la composizione chimica di base dell'atmosfera terrestre che la rende adatta all'esplosione di diversità della vita è stata stabilita almeno 2,7 miliardi di anni fa. I gas volatili conservati nei diamanti trovati nelle rocce antiche erano presenti in proporzioni simili a quelli trovati nel mantello odierno, il che a sua volta indica che non c'è stato alcun cambiamento fondamentale nelle proporzioni dei volatili nell'atmosfera negli ultimi miliardi di anni. Ciò dimostra che una delle condizioni di base necessarie per sostenere la vita, la presenza di elementi vivificanti in quantità sufficiente, apparve subito dopo la formazione della Terra, ed è rimasto abbastanza costante da allora.
Presentando il lavoro alla conferenza Goldschmidt Geochemistry, il ricercatore capo Dr. Michael Broadly ha detto, "La proporzione e la composizione dei volatili nell'atmosfera riflette quella trovata nel mantello, e non abbiamo prove di un cambiamento significativo da quando questi diamanti si sono formati 2,7 miliardi di anni fa".
Volatili, come l'idrogeno, azoto, neon, e le specie carboniose sono elementi e composti chimici leggeri, che può essere facilmente vaporizzato a causa del calore, o variazioni di pressione. Sono necessari per la vita, soprattutto carbonio e azoto. Non tutti i pianeti sono ricchi di sostanze volatili; La terra è ricca di volatili, come Venere, ma Marte e la Luna hanno perso la maggior parte dei loro volatili nello spazio. In genere, un pianeta ricco di sostanze volatili ha maggiori possibilità di sostenere la vita, ecco perché gran parte della ricerca di vita sui pianeti che circondano stelle lontane (esopianeti) si è concentrata sulla ricerca di volatili.
Sulla terra, le sostanze volatili per lo più gorgogliano dall'interno del pianeta, e vengono portati in superficie attraverso cose come le eruzioni vulcaniche. Sapere quando i volatili sono arrivati nell'atmosfera terrestre è la chiave per capire quando le condizioni sulla Terra erano adatte all'origine e allo sviluppo della vita, ma fino ad ora non c'era modo di comprendere queste condizioni nel profondo passato.
Ora ricercatori francesi e canadesi hanno usato antichi diamanti come capsule del tempo, per esaminare le condizioni nel profondo del mantello terrestre in un lontano passato. Gli studi sui gas intrappolati in questi diamanti mostrano che la composizione volatile del mantello è cambiata poco negli ultimi 2,7 miliardi di anni.
Ricercatore capo, Michael Broadley (Università della Lorena, Francia) ha dichiarato:"Studiare la composizione del moderno mantello terrestre è relativamente semplice. In media lo strato del mantello inizia a circa 30 km sotto la superficie terrestre, e così possiamo raccogliere campioni emessi dai vulcani e studiare i fluidi e i gas intrappolati all'interno. Però, il costante rimescolamento della crosta terrestre attraverso la tettonica a zolle significa che i campioni più vecchi sono stati per lo più distrutti. I diamanti invece, sono relativamente indistruttibili, sono capsule del tempo ideali."
Schema degli strati della Terra, che mostra la posizione in cui si sono formati i diamanti nel Mantello Superiore. Credito:Michael Broadley
Siamo riusciti a studiare i diamanti intrappolati in una roccia altamente conservata di 2,7 miliardi di anni di Wawa, sul Lago Superiore in Canada. Ciò significa che i diamanti sono vecchi almeno quanto le rocce in cui si trovano, probabilmente più vecchi. È difficile datare i diamanti, quindi questo ci ha dato una fortunata opportunità per essere sicuri dell'età minima. Questi diamanti sono incredibilmente rari, e non sono come le belle gemme a cui pensiamo quando pensiamo ai diamanti. Li abbiamo riscaldati a oltre 2000 gradi C per trasformarli in grafite, che poi ha rilasciato piccole quantità di gas per la misurazione."
Il team ha misurato gli isotopi dell'elio, Neon, e Argon, e scoprì che erano presenti in proporzioni simili a quelle che si trovano oggi nel mantello superiore. Ciò significa che probabilmente c'è stato poco cambiamento nella proporzione di volatili in generale, e che è probabile che la distribuzione degli elementi volatili essenziali tra il mantello e l'atmosfera sia rimasta abbastanza stabile per la maggior parte della vita terrestre. Il mantello è la parte tra la crosta terrestre e il nucleo, comprende circa l'84% del volume della Terra.
Il dottor Broadley ha detto, "Questo è stato un risultato sorprendente. Significa che l'ambiente ricco di volatili che vediamo intorno a noi oggi non è uno sviluppo recente, fornendo così le giuste condizioni per lo sviluppo della vita. Il nostro lavoro mostra che queste condizioni erano presenti almeno 2,7 miliardi di anni fa, ma i diamanti che usiamo possono essere molto più antichi, quindi è probabile che queste condizioni siano state stabilite ben prima della nostra soglia di 2,7 miliardi di anni".
Dott.ssa Suzette Timmerman (Università dell'Alberta, Canada), chi non è stato coinvolto nella ricerca, disse, "I diamanti sono campioni unici, poiché bloccano le composizioni durante la loro formazione. I diamanti fibrosi Wawa in particolare erano un'ottima selezione da studiare, avendo più di 2,7 miliardi di anni, e forniscono importanti indizi sulla composizione volatile in questo periodo, il periodo neoarcheo. È interessante che il mantello superiore appaia già degassato più di 2,7 miliardi di anni fa. Questo lavoro è un passo importante verso la comprensione del mantello (e dell'atmosfera) nella prima metà della storia della Terra e apre la strada a ulteriori domande e ricerche".
