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domenica 29 maggio 2016

Antica polvere spaziale rivela una svolta sorprendente nell'evoluzione dell'atmosfera iniziale della Terra


Piccoli meteoriti fossili stanno fornendo nuove conoscenze su come la nostra atmosfera antica si è evoluta nel suo stato attuale

Analizzando i granelli di un'antica polvere spaziale che scivolò sulla Terra 2,7 miliardi di anni fa, gli scienziati stanno dando il loro primo sguardo alla composizione chimica dell'atmosfera superiore del nostro giovane pianeta.

La ricerca suggerisce che l'antica atmosfera superiore della Terra conteneva circa la stessa quantità di ossigeno di oggi, circa il 20 per cento. Questo confuta ciò che gli scienziati avevano ipotizzato: dal momento che la bassa atmosfera della Terra primordiale era povera di ossigeno, i ricercatori pensavano che l'atmosfera superiore fosse ugualmente priva di questo gas.

Gli scienziati affermano che i risultati, descritti nel numero di questa settimana della rivista Nature, aprano una nuova strada per indagare l'evoluzione dell'atmosfera nel lontano passato e fanno nuova luce su come l'atmosfera terrestre si è evoluta fino al suo stato attuale.

"L'atmosfera in continua evoluzione ha cambiato la chimica di una vasta gamma di processi geologici, alcuni dei quali sono responsabili della formazione di risorse minerarie gigantesche", spiega l'autore principale dello studio, Andrew Tomkins della Monash University di Melbourne, in Australia. Quindi questa ricerca "ci aiuta a riflettere su come biosfera, idrosfera, geosfera, hanno interagito tra loro e come sono cambiate nel corso del tempo", spiega.

La polvere spazioale, o "micrometeoriti," utilizzata per lo studio è stata recuperata da antichi campioni di calcare della regione di Pilbara in Australia occidentale. Le sferule cosmiche si sono fuse e ricompattate dopo essere entrate nell'atmosfera terrestre ad altitudini di circa 50 - 60 miglia.

"I ricercatori avevano trovato delle micrometeoriti nelle rocce in passato, ma nessuno aveva pensato di usarle per studiare la chimica atmosferica", dice Tomkins.

Siccome questi piccoli oggetti si sono fusi e risolidificati in alto nell'antica atmosfera, hanno reagito con l'ossigeno nel loro ambiente e sono stati trasformati. I ricercatori sono stati in grado di scrutare questi antichi micrometeoriti per vedere quali cambiamenti chimici avevano subito durante il loro viaggio attraverso l'atmosfera.

Con l'aiuto di un microscopio, Tomkins e i suoi colleghi hanno scoperto che i micrometeoriti una volta erano state particelle di ferro metallico che si sono trasformate in minerali di ossido di ferro dopo l'esposizione all'ossigeno nell'alta atmosfera.

Gli scienziati sostengono che, perchè si verifichi una tale trasformazione, i livelli di ossigeno nell'atmosfera superiore della Terra durante l'era Archeana (da 3,9 a 2,5 miliardi di anni fa) dovevano essere stati molto più alti di quanto si pensasse.

I calcoli eseguiti dal coautore dello studio Matthew Gengè, un esperto di polvere cosmica presso l'Imperial College di Londra, suggeriscono che la concentrazione di ossigeno nell'atmosfera superiore dovesse essere di circa il 20 per cento - o vicino ai livelli di oggi - per spiegare le osservazioni.

"Penso che sia davvero emozionante che forse hanno un modo di testare la composizione atmosferica attraverso questi micrometeoriti", dice Jim Kasting, un geologo alla Pennsylvania State University, che non è stato coinvolto nello studio.

Tomkins e il suo team pensano che i loro nuovi risultati potrebbero sostenere un'idea proposta da Kasting e altri, e cioè che l'atmosfera terrestre durante l'Archeano fosse a strati, con le atmosfere inferiore e superiore separate da uno strato intermedio nebuloso. Questo strato sarebbe stato composto da gas metano a effetto serra - prodotto in grandi quantità dai primi organismi metano-produttori, chiamati "metanogeni".

Il metano avrebbe assorbito la luce ultravioletta e rilasciato calore creando una zona calda che bloccava la miscelazione verticale dei diversi strati atmosferici.

Secondo questo scenario, lo strato di foschia avrebbe inibito il mescolamento verticale fino al verificarsi del "grande evento di ossidazione" 2,4 miliardi di anni fa, quando la fotosintesi dei cianobatteri ha prodotto ossigeno in quantità sufficienti da poter dissipare il metano.

"L'ossigeno e il metano non vanno bene insieme, quindi questo aumento di ossigeno avrebbe finalmente reagito con il metano eliminandolo dal sistema", dice Tomkins. "La rimozione del metano consentirebbe una più efficace miscelazione delle atmosfere superiore e inferiore."

Tomkins ha sottolineato, tuttavia, che questa ipotesi deve ancora essere testata, e ha intenzione di collaborare con Kasting per sviluppare modelli computerizzati per simulare il mescolamento verticale in ambienti con differenti composizioni.

"Abbiamo preso un campione dell'atmosfera superiore arcaica in un solo punto nel tempo", dice Tomkins. "Il passo successivo è quello di estrarre dalle rocce delle micrometeoriti che coprano una vasta gamma di tempo geologico, e di analizzare ampie variazioni nella chimica dell'atmosfera superiore."

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