I 7 grandi misteri della Terra

1. COME HA AVUTO ORIGINE LA VITA?

La vita ha un’origine molto lontana nel tempo, fra 3,7 e 3,4 miliardi di anni fa.

Ancora non è chiaro come, sulla Terra primordiale, si siano verificati i processi di sintesi che portarono semplici composti inorganici ad assemblarsi dapprima in molecole organiche e poi in cellule capaci di autoreplicarsi.

E nemmeno sappiamo se alla vita abbiano fatto da culla l’atmosfera, l’oceano o qualche tipo di roccia.

La teoria più recente poggia su una simulazione al computer della Terra primordiale realizzata da due fisici italiani, Franz Saija dell’Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr di Messina e Antonino Marco Saitta dell’Università Pierre e Marie Curie di Parigi: obiettivo, determinare le condizioni necessarie per la sintesi degli amminoacidi, considerati i “mattoni fondamentali” della vita.

Sottoponendo a intensi campi elettrici una miscela di molecole semplici, cioè acqua, ammoniaca, metano, monossido di carbonio e azoto, i due ricercatori sono riusciti a trasformare gli elementi iniziali in altre molecole via via più complesse fino alla comparsa della glicina, l’amminoacido più semplice in natura.

Scariche elettriche capaci di innescare tale processo erano frequenti sulla Terra primordiale grazie ai fulmini e all’intenso bombardamento di asteroidi e comete che investivano di continuo il pianeta.

È anche possibile che tale bombardamento abbia reso la superficie terrestre temporaneamente inospitale per la vita, ma che vi abbia anche trasportato, oltre all’acqua, proprio quelle molecole organiche che hanno dato il via ai successivi processi di sintesi.

2. COM’È LA TERRA VISTA DA DENTRO?

È impossibile studiare le viscere della Terra.

Le teorie finora avanzate si basano solo sugli studi delle onde sismiche prodotte da terremoti o da esplosioni atomiche sotterranee.

I sondaggi si sono finora limitati a esplorare la crosta terrestre, l’involucro solido più esterno, spingendosi fino a 12 km di profondità in un pozzo realizzato nel 1970 nella provincia di Kola, nel nord della Russia attuale, un’inezia rispetto ai 6.350 km del raggio terrestre.

Poco sappiamo del mantello, un involucro viscoso spesso quasi 3.000 km che si trova sotto la crosta.

Al suo interno, secondo un recente studio condotto da ricercatori dell’Università del New Mexico, potrebbero trovarsi grandi quantitativi d’acqua.

Lo proverebbe la scoperta in Brasile di un diamante proveniente da oltre 400 km di profondità contenente ringwoodite, un minerale in grado di trattenere idrogeno e ossigeno, i componenti dell’acqua.

I primi calcoli fanno ritenere che l’acqua intrappolata nel mantello sia pari a quella di tutti gli oceani del globo.

Ancora più misterioso è il nucleo terrestre, un grosso nocciolo rovente. Sulla sua composizione chimica si possono avanzare solo ipotesi: si tende a credere che sia composto da una lega di ferro e nichel, forse con l’aggiunta di altri elementi più leggeri, come lo zolfo e il silicio.

3. COME SI È FORMATA L’ACQUA E COME SONO NATE LE NUOVE SPECIE NEL CAMBRIANO?

- COMETE, METEORITI, VULCANI: CHI CI HA DONATO L’ACQUA?

Come si è formata l’acqua sulla Terra è un tema che dibattono da anni astronomi e geologi.
Secondo alcuni, a causa del mostruoso calore che vi regnava, le molecole d’acqua sarebbero presto evaporate tanto che il nostro sarebbe stato un pianeta arido.
Finora una delle ipotesi più accreditate era che la sua presenza fosse dovuta a numerosi impatti con le comete.
Ma le osservazioni della sonda Rosetta sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko hanno rimescolato le carte in tavola: l’acqua presente sulla Terra è di una qualità diversa rispetto a quella osservata sulla stella.
Secondo una ricerca condotta da studiosi americani e inglesi, le fonti più probabili potrebbero essere invece meteoriti e asteroidi provenienti da remote regioni del sistema solare e contenenti minerali ricchi d’acqua.
Ma c’è anche chi pensa che l’acqua si sia formata in seguito a un’intensa attività vulcanica che portò all’emissione di gas dall’interno del pianeta, generando un’atmosfera costituita da vapore acqueo, anidride carbonica e azoto.
Il raffreddamento della Terra avrebbe poi provocato la condensazione dell’acqua atmosferica in pioggia.

- COME SONO NATE LE NUOVE SPECIE NEL CAMBRIANO?

Tra 540 e 520 milioni di anni fa si verificò l’improvvisa comparsa di numerosissime nuove specie.
Secondo alcuni ricercatori, questo misterioso fenomeno sarebbe stato favorito da un rapido incremento di ossigeno nell’atmosfera.
Le possibili spiegazioni sono però molteplici. Il geologo americano Shanan Peters dell’Università del Wisconsin (Usa) ritiene, per esempio, che sia una conseguenza di grandi cambiamenti nella chimica marina.
Infatti, i tre biominerali più importanti, e cioè fosfato e carbonato di calcio e biossido di silicio, fecero la loro apparizione quasi simultanea in quell’epoca e spinsero gli invertebrati primitivi ad adattarsi, sviluppando una straordinaria varietà di esoscheletri duri e zampe articolate.
Joseph Kirschvink e David Evans, del California Institute of Technology di Pasadena, e Robert Ripperdan, chimico degli Oak Ridge National Laboratories, ritengono invece che l’esplosione del Cambriano sia legata al rapido spostamento di masse terrestri che avrebbe portato i poli all’equatore e l’equatore ai poli.
Questo avrebbe determinato enormi effetti climatici e biologici in grado di accelerare il corso dell’evoluzione.

4. CHE COSA HA CAUSATO IL BUCO DELL’OZONO E COME SI È FORMATA LA LUNA?

- CHE COSA HA CAUSATO IL BUCO DELL’OZONO?

Il buco dell’ozono è stato scoperto in Antartide nel 1985.
La minor presenza di questa molecola di gas ai poli terrestri nell’ozonosfera, situata fra 12 e 40 km di altezza, riduce la protezione dalle radiazioni solari ultraviolette, pericolose per i viventi.
Alcuni scienziati ritengono che sia un fenomeno naturale, legato alla particolare dinamica delle masse d’aria delle zone polari o a fluttuazioni dell’attività solare.
Questa teoria tuttavia non spiega la continua diminuzione e il sempre più faticoso recupero dei livelli normali del gas.
Di contro, sembra ormai certo che il buco dell’ozono sia causato dai clorofluoro-carburi, composti chimici impiegati nei circuiti refrigeranti di frigoriferi e condizionatori.
Una ricerca della Nasa punta il dito sul tetracloruro di carbonio, utilizzato nella pulitura a secco e come agente estinguente.
Malgrado anche questa sostanza sia stata messa al bando assieme ai clorofluorocarburi fin dal 1987, i dati raccolti dai satelliti hanno rivelato che una sorgente ancora sconosciuta sembra produrne in continuazione una quantità inaspettatamente grande.

- COME SI È FORMATA LA LUNA?

La Luna si sarebbe formata dalla collisione di un planetoide simile alla Terra.
Poiché il nucleo di ferro di questo oggetto si è fuso con il nucleo della Terra, ecco perché la Luna è rocciosa e senza ferro.
Analisi effettuate sulle rocce lunari hanno però dimostrato che la Luna e il mantello terrestre sono identici, come se il satellite fosse formato solo da frammenti della Terra.
Un’ipotesi alternativa prevede che diversi impatti con piccoli corpi celesti abbiano fatto aumentare la rotazione della Terra facendola “esplodere” e proiettandone via una parte.
Un altro possibile scenario è la collisione con un corpo più grande e veloce che, invece di fondersi con la Terra, avrebbe immesso nello spazio enormi pezzi di mantello terrestre poi aggregatisi nella Luna.
Ancora, il nostro satellite, formato dal materiale del corpo celeste, è stato poi ricoperto da uno strato di materiale terrestre, rimasto in orbita dopo la collisione.

5. QUANDO È APPARSO L’OSSIGENO?

La teoria più accreditata attribuisce la comparsa dell’ossigeno nell’atmosfera terrestre ai cianobatteri, organismi unicellulari che iniziarono a produrlo come scarto nel processo della fotosintesi intorno a 2,3 miliardi di anni fa.

La sua origine, tuttavia, sembra essere più antica di almeno 700mila anni.

Lo hanno scoperto alcuni geologi dell’Università di Copenhagen e dell’Università della British Columbia (Canada) che, esaminando la composizione chimica di terreni risalenti a 3 miliardi di anni fa in Sudafrica, vi hanno trovato basse concentrazioni di ossigeno atmosferico, a dimostrazione che il lavoro dei cianobatteri è iniziato molto prima di quanto si credesse.

Un gruppo di ricercatori dell’Università di California, a Riverside, ritiene che nel corso del tempo la quantità di ossigeno presente nell’atmosfera sia cambiata più volte.

Intorno a 2 miliardi di anni fa, per esempio, il livello di ossigeno inspiegabilmente crollò e gli oceani ne rimasero privi per oltre un miliardo di anni.

Oggi abbiamo scoperto che l’ossigeno sfugge dalle regioni polari all’atmosfera nella misura di circa 50mila tonnellate all’anno. Questa perdita però è compensata dalla dissociazione del vapore acqueo.