Quasi come su Venere

Se il mondo di oggi avesse l'aspetto che aveva quattro miliardi e mezzo di anni fa, sarebbe quasi irriconoscibile. Al posto di foreste, montagne e oceani, la superficie del nostro pianeta era allora completamente ricoperta di magma, il materiale roccioso fuso che affiora in superficie quando i vulcani eruttano. Oggi gli scienziati concordano su questo punto.

Tuttavia, non è chiaro come fosse l'atmosfera a quel tempo. Una nuova ricerca guidata da Paolo Sossi, personale scientifico dell'ETH di Zurigo e membro del Centro Nazionale di Competenza per la Ricerca PlanetS, ha ora svelato alcuni segreti dell'atmosfera primordiale. I risultati sono stati pubblicati oggi sulla rivista Avanzamenti della scienza pubblicato.

Esperimenti con il magma in laboratorio

"4,5 miliardi di anni fa, il magma scambiava costantemente gas con l'atmosfera", spiega Paolo Sossi. "L'aria e il magma si influenzavano a vicenda. Se si analizza l'uno, si impara qualcosa anche sull'altro".

Per comprendere meglio l'atmosfera primordiale della Terra, i ricercatori hanno prodotto in laboratorio il proprio magma. Per farlo, hanno mescolato una polvere che corrisponde alla composizione del mantello fuso della Terra e l'hanno riscaldata. È stato meno facile di quanto sembri, come sottolinea Sossi: "La composizione della nostra polvere simile al mantello rendeva difficile la fusione. Avevamo bisogno di temperature molto elevate, intorno ai 2000 °C, per renderla liquida".

"Eravamo particolarmente interessati al ferro presente nel magma", spiega Sossi. "Quando il ferro incontra l'ossigeno, si ossida e si trasforma in quella che comunemente chiamiamo ruggine". Quindi, se la miscela di gas nella fornace conteneva molto ossigeno, il ferro nel magma si ossidava più fortemente.
Una volta che i campioni si sono raffreddati, Sossi e il suo team hanno potuto misurare la forte ossidazione del ferro. I ricercatori hanno poi confrontato i dati di misurazione con le cosiddette peridotiti. Queste rocce formano l'attuale mantello terrestre e portano ancora l'influenza dell'atmosfera primordiale.

Una nuova visione dell'origine della vita

"Abbiamo scoperto che dopo il raffreddamento dallo stato iniziale di magma, la giovane Terra aveva un'atmosfera leggermente ossidante con l'anidride carbonica come componente principale, oltre all'azoto e a un po' d'acqua", riferisce Sossi. Anche la pressione superficiale era molto più alta di oggi, quasi cento volte, e l'atmosfera era molto più alta a causa della superficie calda. L'atmosfera primordiale era quindi più simile a quella dell'attuale Venere che a quella della Terra.

Sossi e i suoi colleghi traggono due conclusioni principali dalle nuove scoperte: La prima è che la Terra e Venere avevano atmosfere abbastanza simili nelle loro fasi iniziali, ma che Venere ha poi perso l'acqua a causa della sua vicinanza al sole e delle temperature più elevate ad essa associate. La Terra, invece, ha mantenuto la sua acqua. Oggi, questa ricopre la maggior parte della superficie terrestre sotto forma di oceani. Gli oceani hanno assorbito gran parte dell'anidride carbonica dall'atmosfera terrestre, riducendone significativamente il contenuto nell'aria.

La seconda conclusione è che una teoria popolare sull'origine della vita sulla Terra è ora molto meno probabile. Basata sul cosiddetto "esperimento di Miller-Urey", questa teoria ipotizza che i fulmini in combinazione con alcuni gas (principalmente ammoniaca e metano) abbiano portato alla formazione degli aminoacidi, i mattoni della vita. Secondo Sossi, questo sarebbe stato difficile da realizzare. I gas necessari non erano semplicemente disponibili in quantità sufficienti.