Terra praticabile

Tutto è iniziato 4,5 miliardi di anni fa. I resti di precedenti esplosioni stellari avevano formato una nube di gas e polvere che collassò, dando vita a una nuova stella, il Sole. Le particelle di gas e polvere rimaste formarono un disco intorno alla stella. I piccoli grani di polvere si sono raggruppati e si sono trasformati in grumi di dimensioni chilometriche. Da questi blocchi si formarono pianeti rocciosi come la Terra. In una collisione con un ultimo enorme pezzo, la massa fu espulsa dalla Terra primitiva, da cui si formò la Luna.

Tuttavia, all'inizio del sistema solare interno mancavano elementi importanti per lo sviluppo della vita. "Il sole era molto caldo all'epoca", spiega Maria Sch?nb?chler, professoressa dell'Istituto di geochimica e petrologia dell'ETH di Zurigo. Di conseguenza, i mattoni originari nell'orbita terrestre non contenevano quasi nessun elemento volatile come idrogeno, carbonio, ossigeno e azoto, che in seguito sono stati essenziali per la nascita della vita. "Tuttavia, i risultati della nostra ricerca dimostrano che durante la crescita del pianeta abbiamo ricevuto del materiale da zone più lontane del sistema solare, dove prevalevano temperature più fredde e dove queste sostanze volatili potevano condensarsi ed essere integrate in corpi solidi", spiega il cosmochemico.

Grumi e polvere

Durante la fase di costruzione del pianeta, si è sprigionato molto calore, causando la fusione del materiale. Il ferro metallico fuso è affondato e ha formato il nucleo della Terra. Sopra di esso si è formato un oceano magmatico di roccia fusa. I composti volatili si sono dissolti in esso. Quando la Terra fusa si raffreddò nei milioni di anni successivi, il magma si solidificò. "Si formarono dei cristalli in cui le sostanze volatili come l'acqua e l'anidride carbonica non potevano più stare", spiega Sch?nb?chler. Queste sostanze sono state degassate e hanno formato la prima atmosfera terrestre. "Il sistema solare primordiale era probabilmente piuttosto caotico, con molti pezzi e polvere che volavano in giro", aggiunge il cosmochimico: "La Terra ha spazzato questo materiale insieme nella sua orbita e ha così ottenuto ancora più sostanze vitali, anche se - contrariamente a quanto ipotizzato in precedenza - la maggior parte dell'inventario era già stato accumulato nella fase iniziale, ancora prima della nascita della luna."

CO₂ sbarazzarsi di

La prima atmosfera era composta in gran parte da vapore acqueo e anidride carbonica. "La maggior parte dei modelli conclude che la CO₂-Le concentrazioni nell'atmosfera erano mezzo milione di volte superiori a quelle attuali", spiega Derek Vance, un altro professore dell'ETH presso l'Istituto di geochimica e petrologia. Questo ha causato un massiccio effetto serra, un ambiente ostile. All'epoca, le temperature dovevano essere superiori ai 100 gradi Celsius. "La Terra doveva assorbire tutta la CO₂ nella prima atmosfera per diventare abitabile", afferma il geochimico. Non esiste ancora una teoria convincente su come ciò sia potuto accadere.

"In seguito, questo è stato facile", dice Vance: "La Terra si è liberata di troppa anidride carbonica nell'atmosfera diverse volte nella sua storia. Ma attenzione: Questo processo richiede milioni di anni e non è una soluzione per le nostre emissioni di CO₂-Nel ciclo naturale del carbonio, l'anidride carbonica raggiunge la superficie terrestre attraverso le piogge, dove dissolve la roccia in complicati processi chimici di degradazione. I prodotti degli agenti atmosferici vengono trasportati in mare da Chi siamo, attraverso le acque sotterranee e i fiumi, dove si depositano sul fondo marino. "In parole povere, si prende la CO₂ dall'aria e deposita il calcare nell'oceano", spiega il geochimico: "Poi bisogna portare questa roccia in profondità nella terra e tirarne fuori di nuova che possa ripetere questo ciclo". I processi tettonici sulla Terra lo garantiscono".

Il feedback negativo è particolarmente importante in questo ciclo: se la superficie terrestre diventa più calda, gli agenti atmosferici aumentano. "Questo significa", dice Vance, "che più CO₂ Più si aggiunge all'atmosfera, più se ne toglie". Questo feedback negativo ha fornito condizioni stabili sulla Terra, necessarie per l'evoluzione della vita nel corso di miliardi di anni.

La data di formazione di un oceano con acqua liquida e di una crosta sulla superficie terrestre è tuttavia controversa. Grani di zircone di 4,4 miliardi di anni fa potrebbero indicare che la Terra si è raffreddata in tempi relativamente brevi. La questione dell'origine della vita è altrettanto dibattuta. Si è originata nelle profondità degli oceani o più vicino alla superficie? E quando? "I biologi sospettano che i primi microrganismi siano esistiti 4 miliardi di anni fa", dice Vance: "Ma i fossili più antichi hanno 3,5 miliardi di anni, e credo che questi siano effettivamente una prova della vita". La Terra era certamente viva 3 miliardi di anni fa.

A quel tempo, l'atmosfera conteneva principalmente azoto e poco ossigeno. ? stata la vita stessa a cambiare l'atmosfera terrestre e a creare le condizioni per lo sviluppo di nuove forme di vita, grazie alla fotosintesi. Le alghe hanno utilizzato l'energia solare per convertire l'acqua e l'anidride carbonica in zucchero e ossigeno. ? così che, 2,5 miliardi di anni fa, l'ossigeno molecolare (O₂) ha iniziato ad accumularsi nell'atmosfera. Ad alta quota, l'ozono (O₃) e radiazioni UV dannose. Ogni forma di vita animale su un continente ha bisogno non solo di ossigeno per respirare, ma anche di uno strato di ozono protettivo", dice Vance: "Ma non avremmo ossigeno se non ci fossero le piante"."Il campo magnetico terrestre, generato dal nucleo metallico esterno e liquido del nostro pianeta, ci protegge anche dalle radiazioni cosmiche.

"Molte cose sulla Terra potrebbero essere andate catastroficamente storte per la vita", dice Vance. Impatti di meteoriti ed enormi eruzioni vulcaniche hanno ripetutamente causato un forte aumento dei gas serra nell'atmosfera terrestre e quindi il riscaldamento globale. In uno di questi eventi, 252 milioni di anni fa, si è estinto il 70-80% di tutte le specie viventi. Tuttavia, ci sono stati anche periodi di freddo, che forse hanno trasformato il pianeta in una palla di neve. Ma la Terra continuò a vivere. Il geochimico conclude: "Il nostro pianeta ha la capacità di ripararsi per periodi di tempo molto lunghi, con questa retroazione negativa come forza stabilizzante".