Giugno 25, 2024

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Lo studio rileva che l’acqua dolce e le condizioni fondamentali per la vita sono apparse sulla Terra mezzo miliardo di anni prima di quanto si pensasse

Lo studio rileva che l’acqua dolce e le condizioni fondamentali per la vita sono apparse sulla Terra mezzo miliardo di anni prima di quanto si pensasse

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Credito: cristallo di zirconio al microscopio. Hugo Ollerock/Università Curtin

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Credito: cristallo di zirconio al microscopio. Hugo Ollerock/Università Curtin

Abbiamo bisogno di due ingredienti per dare inizio alla vita sul pianeta: terraferma e acqua (dolce). A rigor di termini, l’acqua non deve essere dolce, ma l’acqua dolce può esistere solo sulla terraferma.

Solo con queste due condizioni soddisfatte è possibile trasformare gli elementi costitutivi della vita, aminoacidi e acidi nucleici, in vita batterica tangibile che annuncia l’inizio del ciclo evolutivo.

La vita più antica sulla Terra rimane nella nostra frammentaria documentazione rocciosa Ha 3,5 miliardi di annicon alcuni dati chimici che mostrano che potrebbe essere così Ha fino a 3,8 miliardi di anni. Gli scienziati hanno ipotizzato che la vita potrebbe essere più antica, ma non abbiamo documenti che dimostrino che ciò sia vero.

Il nostro nuovo studio Pubblicato in Scienze naturali della terra Fornisce la prima prova di acqua dolce e terraferma sulla Terra 4 miliardi di anni fa. Sapere quando la culla della vita – acqua e terra – è apparsa per la prima volta sulla Terra fornisce in definitiva indizi su come siamo nati.

Acqua e Terra: l’essenza della vita

Immagina di entrare in una macchina del tempo e di tornare indietro di 4 miliardi di anni fa. Quando i dischi si fermano, guardi fuori e vedi un vasto oceano intorno a te. Non è blu come lo conosci, ma marrone con ferro e altri minerali disciolti. Alzi lo sguardo al cielo ed è arancione scuro, con smog di anidride carbonica e lampi regolari di meteore in arrivo. Inospitale alla vita.

Questo è l’aspetto che gli scienziati pensano avesse la Terra 4 miliardi di anni fa. Ma l’hai fatto?

Proprio mentre abbandoni ogni speranza nella vita, la vedi all’orizzonte: la Terra. Spingendo la macchina del tempo in modalità viaggio, volerai attraverso questa distesa di rocce sporgenti e terra.

Ti renderai presto conto di essere entrato in un’isola vulcanica, con la lava che scorre lungo i suoi lati. Ma senti anche le gocce di pioggia sul naso e noti che l’acqua si raccoglie in piccole pozze alla base del vulcano. Con attenzione metti le mani e lo assaggi… è fresco. La prima prova di acqua dolce sulla Terra risale ad almeno 4 miliardi di anni fa.

L’acqua dolce e le terre emerse vanno di pari passo. Se tutta la Terra fosse sott’acqua, tutto ciò che avremmo sarebbe l’acqua salata dell’oceano. Questo perché l’acqua salata tende a scomparire nel sottosuolo, un fenomeno noto come infiltrazione di acqua di mare.

Quindi, se trovi acqua dolce, devi avere terra asciutta e una superficie abbastanza ampia.

Come facciamo a sapere che sulla Terra primordiale c’erano acqua dolce e terra?

L’acqua dolce è molto diversa dall’acqua di mare. Ovviamente, potresti dire, ma come fai a sapere se uno o entrambi esistono sulla Terra se non puoi tornare indietro con una macchina del tempo?

La risposta si trova nella documentazione rock e nei segnali chimici conservati in quella capsula del tempo. La Terra ha poco più di 4,5 miliardi di anni e le rocce più antiche scoperte dagli scienziati hanno poco più di 4 miliardi di anni.

Per comprendere veramente il nostro pianeta nei suoi primi 500 milioni di anni, dobbiamo rivolgerci ai cristalli che un tempo provenivano da rocce antiche e finivano per depositarsi in rocce più giovani.

A differenza delle rocce, i cristalli più antichi conservati risalgono a molto più tempo fa Fino a 4,4 miliardi di anni fa. La maggior parte di questi cristalli ultraantichi proviene da un unico luogo della Terra: le Jack Hills, nel centro-ovest dell’Australia occidentale.

Ed è esattamente dove siamo andati. Abbiamo datato più di mille cristalli di un minerale chiamato zircone, famoso per la sua estrema resistenza agli agenti atmosferici e alle alterazioni.

Questo è molto importante perché nel corso di miliardi di anni molti processi successivi possono cancellare il segnale chimico iniziale quando si sono formati i cristalli. La maggior parte degli altri tipi di minerali sono facili da alterare, un processo che cancellerebbe la loro chimica originale e non ci fornirebbe alcun indizio sul profondo passato della Terra.

Grani davvero antichi

Il nostro lavoro mostra che circa il 10% di tutti i cristalli che abbiamo analizzato avevano più di 4 miliardi di anni. Può sembrare poco, ma si tratta di una quantità enorme di grani molto antichi rispetto ad altri luoghi del mondo.

Per scoprire se questi granelli contenevano tracce di acqua dolce, abbiamo utilizzato piccoli fasci di ioni su grani di zircone datati per misurare il rapporto tra l’ossigeno più pesante e quello più leggero. Si ritiene che questo rapporto, noto come rapporto isotopico dell’ossigeno, sia più o meno costante nel tempo per l’acqua di mare, ma molto più leggero per l’acqua dolce.

Chiaramente, una piccola frazione dei cristalli di zircone di 4 miliardi di anni fa aveva un’impronta molto leggera che avrebbe potuto formarsi solo dall’interazione di acqua dolce e roccia.

Lo zircone è molto resistente al cambiamento. Affinché lo zircone di Jack Hills avesse questa firma isotopica leggera dell’ossigeno, le rocce che erano state alterate dall’acqua dolce dovevano sciogliersi e quindi solidificarsi nuovamente per trasferire la firma isotopica leggera dell’ossigeno al nostro zircone.

Quindi, deve esserci stata acqua dolce sulla Terra 4 miliardi di anni fa.

Se anche la vita sia iniziata molto presto nella storia della Terra è una questione di cui non possiamo ancora essere sicuri. Ma abbiamo almeno trovato prove della culla della vita sulla Terra circa 4 miliardi di anni fa, che è molto presto nella storia di 4,5 miliardi di anni del nostro pianeta.

maggiori informazioni:
Hamid Gamal El-Din e altri, l’inizio del ciclo idrologico della Terra quattro miliardi di anni fa o prima, Scienze naturali della terra (2024). doi: 10.1038/s41561-024-01450-0

Informazioni sulla rivista:
Scienze naturali della terra


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