Esplorare l’atmosfera della Terra antica
Ricercatori dell’UE hanno aperto una finestra sulle condizioni presenti sulla superficie terrestre più di tre miliardi di anni fa mediante un’analisi diretta di alta precisione dei traccianti geochimici. Il team del progetto NOGAT ha fatto questo osservando i gas nobili, ovvero elementi che sono chimicamente inerti e non vengono quindi alterati dalle reazioni geochimiche, ed elementi prevalentemente stabili come ad esempio l’azoto nell’ambito di un progetto di sei anni che si è recentemente concluso. Per fare questo, il team ha sviluppato un’analisi con spettrometria di massa a multicollettore degli isotopi di gas nobili che ha ottenuto misurazioni a livello di parti per mille, la prima volta che si è raggiunta una tale precisione. Questo è stato completato dall’analisi di campioni provenienti da comete, la Luna, Marte, meteoriti primitivi e vento solare in aggiunta ad antichi sedimenti e gas provenienti dal mantello profondo della Terra. Asteroidi e comete I ricercatori hanno dimostrato due origini cosmochimiche dell’atmosfera terrestre. “Probabilmente la Terra si formò in un ambiente asciutto e gli elementi volatili vennero apportati da corpi del sistema solare interno simili ad asteroidi,” afferma Bernard Marty, coordinatore del progetto e professore di geochimica al Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS) e all’Università della Lorena. Le comete hanno fornito una seconda fonte che, sebbene minore, fu significativa per alcuni materiali. “Probabilmente non fu significativa per l’acqua o l’azoto, ma potrebbe essere stata significativa per la materia organica,” dice il prof. Marty, “Io non sto affermando che la vita sia giunta sulla Terra su una cometa, ma sto dicendo che del materiale prebiotico venne portato dalle comete.” Tracciare l’evoluzione del gas nobile xeno nel tempo ha fornito delle intuizioni speciali. Lavorando assieme a dei geologi, il team ha raccolto delle rocce archeane provenienti dal mantello terrestre profondo e ha analizzato il gas intrappolato in minuscole bolle che si formarono 3,5 miliardi di anni fa all’interno di queste rocce. Essi hanno dimostrato che lo xeno nell’atmosfera archeana era isotopicamente intermediato tra quello trovato nei meteoriti e lo xeno di oggi, fornendo così le prove che lo xeno venne disperso nello spazio con il tempo “mediante ionizzazione nell’atmosfera prodotta dalla luce violetta proveniente dall’antico sole,” dice il prof. Marty. L’azoto di quel periodo, d’altro canto, si è scoperto essere simile sia per quanto riguarda la pressione che per quanto riguarda la composizione rispetto ai livelli di oggi. “Questo significa che la Terra era già schermata dall’interazione con lo spazio esterno per quanto riguarda l’azoto, mentre lo xeno stava ancora interagendo,” dice il prof. Marty. Nuove informazioni L’evoluzione dei gas atmosferici, e ciò che essa ci dice riguardo all’evoluzione della Terra stessa, è stata spesso studiata usando dei metodi indiretti, ma il professor Marty è convinto che l’interpretazione delle analisi dirette ottenute dal team di NOGAT stia facendo molta più luce su questo annoso problema. “Noi in passato avevamo delle limitazioni riguardo all’interazione del sole con l’atmosfera terrestre e al cosiddetto Paradosso del Sole debole e al problema dei gas a effetto serra,” afferma. Il progetto ha portato alla pubblicazione di trentatré articoli scientifici, inclusi sei su “Science”, tre su “Nature” e tre su “Science Advances”. Il lavoro è stato citato oltre 650 volte dal 2011. Recentemente il prof. Marty è stato contattato da vari team che lavorano a missioni spaziali e che gli hanno chiesto di contribuire, a indicare che questo settore della ricerca è un tema caldo non solo per la geochimica, ma anche per gli astrofisici.
Parole chiave
NOGAT, atmosfera archeana, geochimica, traccianti geochimici, gas nobili, Terra antica, evoluzione della Terra, xeno, azoto
