Un viaggio di milioni di anni negli oceani primordiali – parte I

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livello elementare 
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ARGOMENTO: GEOLOGIA
PERIODO: da 4 MILIARDI DI ANNI … AD OGGI
AREA: DIDATTICA
parole chiave: geologia, archeomari
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C’era una volta un insieme di rocce, acqua e gas che lentamente si trasformò in un’entità viva che noi chiamiamo Terra. Iniziamo oggi un viaggio fantastico di miliardi di anni per raccontare gli archeomari, gli oceani primordiali dove si formò la vita.

Il respiro del pianeta
Gli scienziati concordano sul fatto che l’atmosfera e gli oceani si formarono gradualmente in milioni e milioni di anni a causa del continuo processo di degassamento terrestre, quello che potremmo definire il respiro naturale del nostro pianeta. Questo fenomeno continua ancora oggi attraverso le immissioni atmosferiche di propano e metano in atmosfera, tra l’altro in una quantità maggiore di quanto in passato si credeva, favorendo la formazione di gas importanti per la sopravvivenza del nostro pianeta come l’ozono.

Secondo la teoria del degassamento, gli oceani si formarono dalla fuoriuscita di vapore acqueo e di altri gas dalle rocce fuse della Terra. Dopo che la superficie terrestre si raffreddò, ad una temperatura inferiore al punto di ebollizione dell’acqua, la pioggia cominciò a cadere sul pianeta creando l’oceano primordiale. Grazie ad una forza, quella di gravità, l’acqua restò sul pianeta diventando la culla della vita.

Negli anni, gli scienziati hanno cercato di capire se l’acqua fosse già presente nel momento in cui si formava il nostro pianeta (origine endogena) o se fosse arrivata più tardi, magari trasportata da comete e meteoriti (origine esogena). Il mistero sembra essere stato svelato da un gruppo di ricercatori dell’Università delle Hawaii (UH) di Manoa, guidati dalla dott.ssa Lydia Hallis, una cosmo-chimica dell’Istituto di Astrobiologia della NASA che ha esaminato dei campioni di rocce dell’Isola di Baffin, Canada, e dell’Islanda. Da quest’analisi sarebbe emerso che l’acqua era in parte presente sin dalle fasi primordiali della formazione della Terra. Lo studio, condotto grazie all’utilizzo di una avanzata microsonda ionica, è stato pubblicato dall’Institute for Astronomy dell’Università delle Hawaii.

Immagine ottenuta con un microscopio elettronico a scansione di una picrite dell’Isola di Baffin, un tipo di roccia basaltica. Il minerale olivina, nella figura A, ospita inclusioni fuse di vetro che contengono minuscole quantità di acqua la cui origine proviene dalle parti profonde del mantello terrestre (figura B). Credit: Lydia J. Hallis

I ricercatori, analizzando quelle rocce antichissime contenenti delle microscopiche inclusioni vetrificate, scoprirono minuscole quantità di acqua che, nel corso del loro spostamento verso la superficie, non furono mai influenzate dai processi di sedimentazione restando quindi “intatte” dall’epoca della formazione del pianeta.

In pratica, sono le rocce più antiche della Terra e l’acqua che esse contengono fornisce un indizio di inestimabile valore scientifico che apre una nuova finestra sulla storia primordiale del nostro pianeta e quindi sull’origine dell’acqua. “Abbiamo scoperto che l’acqua contiene pochissimo deuterio”, secondo Hallis, una chiara evidenza che scarta l’ipotesi di un’origine esogena dei mari.

La nascita del pianeta
Molto probabilmente, le molecole di acqua erano già presenti nella polvere che costituiva il disco proto planetario che circondava il Sole prima che si formassero i pianeti. 

Il tutto incominciò circa quattro miliardi e seicento milioni di anni fa con la condensazione di una gigantesca nube di polveri e gas. Man mano che questo collasso procedeva la gigantesca nube cominciò ad assumere una forma sferica ed a ruotare su se stessa sempre più velocemente. Al termine, dalla parte centrale della nube nacque il Sole mentre invece il gas presente all’esterno si dispose in maniera tale da formare un grande disco proto planetario.

Come gorghi sulla superficie dei fiumi in piena così anche in questo enorme disco si crearono dei vortici che attirarono verso il loro centro la materia circostante formando i primi aggregati di materia, chiamati planetesimi (cioè piccoli pianeti).

Si formarono così alcuni pianeti come la nostra Terra. Poi, per un processo di differenziazione chimica, i materiali più pesanti precipitarono verso il centro mentre quelli più leggeri migrarono verso la sua superficie liberando gas. L’atmosfera primordiale terrestre era probabilmente costituita da un sottile strato di idrogeno ed elio che si disperse poi nello spazio essendo la gravità terrestre troppo debole per poterla trattenere.

Fotografia aerea di una eruzione del vulcano islandese Holuhraun. Una parte del vapor acqueo rilasciato in atmosfera proviene proprio dal mantello islandico. Il dottor Hallis e i suoi colleghi hanno effettuato delle misure sulle rocce islandesi e dell’isola di Baffin scoprendo che le particelle di acqua, intrappolate nel sedimento, a causa dei fenomeni vulcanici, venivamo poi rilasciate in atmosfera. Foto di Magnús Tumi Guðmundsson.

Nel processo di formazione del nostro sistema solare tutti i pianeti e i satelliti subirono lo scontro con numerosi corpi celesti, rimasugli della formazione degli stessi pianeti. La riprova la possiamo osservare ogni sera, guardando la Luna con tutti i suoi crateri. Questi sconvolgimenti provocarono un’intensa attività vulcanica che consenti ai gas contenuti negli strati inferiori della crosta di creare una nuova atmosfera composta probabilmente da alti livelli di anidride carbonica (95%), azoto (3%) e … vapor d’acqua. Fu il seguente raffreddamento della Terra a causare la condensazione dell’acqua contenuta in atmosfera che precipitò al suolo dando quindi origine ai proto oceani.

In quell’ambiente ostile, nell’Era Archeozoica, circa 3.800 milioni d’anni fa, si formarono degli animali unicellulari, batteri e alghe che vivevano e proliferavano nell’acqua in corrispondenza delle sorgenti calde.

Stromatoliti fossili con morfologia colonnare datate al Proterozoico, presso Cochabamba (Ande boliviane).

Archeozoico
3.500 milioni d’anni fa, si svilupparono delle alghe fotosintetiche che formarono strutture stratificate, le stromatoliti. In seguito, con l’aumento della percentuale di ossigeno nell’atmosfera, iniziarono a comparire i primi organismi pluricellulari. Questo avvenne in un lungo periodo ovvero dall’Era Archeozoica a quella Paleozoica (circa 570 milioni di anni fa), quando comparvero nuovi organismi decisamente più evoluti e differenziati rispetto alle prime forme comparse sul pianeta. Una sequenza evolutiva importante di cui ci è pervenuto, purtroppo, solo qualche frammento. Ma di questo parleremo più ampiamente nel  prossimo articolo.

Fine Parte I – continua

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Andrea Mucedola

ammiraglio della Marina Militare Italiana (riserva), è laureato in Scienze Marittime della Difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. Analista di Maritime Security, collabora con numerosi Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. È docente di cartografia e geodesia applicata ai rilievi in mare presso l’I.S.S.D.. Nel 2019, ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione della cultura del mare. Fa parte del Comitato scientifico della Fondazione Atlantide e della Scuola internazionale Subacquei scientifici (ISSD – AIOSS).

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