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Dopo la formazione del Sistema Solare, ci sono voluti al massimo tre milioni di anni per completare la composizione chimica del precursore della Terra. Lo dimostra un nuovo studio dell’Istituto di scienze geologiche dell’Università di Berna. A quel tempo, tuttavia, non c’erano quasi elementi necessari per la vita, come l’acqua o i composti di carbonio, sul giovane pianeta. Solo una successiva collisione planetaria probabilmente portò l’acqua sulla Terra, aprendo la strada alla vita.
La Terra è finora l’unico pianeta conosciuto su cui esiste la vita, con acqua liquida e un’atmosfera stabile.
Tuttavia, le condizioni non erano favorevoli alla vita quando si è formata.
La nube di gas-polvere da cui si sono formati tutti i pianeti del Sistema Solare era ricca di elementi volatili essenziali per la vita, come l’idrogeno, il carbonio e lo zolfo.
Tuttavia, nel Sistema Solare interno – la parte più vicina al Sole, dove oggi si trovano i quattro pianeti rocciosi Mercurio, Venere, Terra e Marte e la fascia degli asteroidi – questi elementi volatili potrebbero difficilmente esistere: a causa dell’elevata temperatura del Sole, non si sono condensati e inizialmente sono rimasti in gran parte in fase gassosa.
Poiché queste sostanze gassose non erano incorporate nei materiali rocciosi solidi da cui si sono formati i pianeti, anche il primo precursore della Terra, la cosiddetta proto-Terra, conteneva molto poco di queste sostanze vitali.
Solo i corpi celesti che si sono formati più lontano dal Sole nelle regioni più fredde sono stati in grado di incorporare questi componenti. Quando e come la Terra sia diventata un pianeta favorevole alla vita non è ancora del tutto chiaro.
In un nuovo studio, i ricercatori dell’Istituto di scienze geologiche dell’Università di Berna sono stati in grado di dimostrare per la prima volta che la composizione chimica della Terra primordiale era completa non più tardi di tre milioni di anni dopo la formazione del Sistema Solare, e in un modo che inizialmente rendeva impossibile la comparsa della vita.
I loro risultati, recentemente pubblicati sulla rivista Science Advances, suggeriscono che la vita sulla Terra è stata resa possibile solo da un evento successivo.
Il Dr. Pascal Kruttasch è il primo autore dello studio, che faceva parte della sua tesi di laurea presso l’Istituto di scienze geologiche ed è stato sostenuto finanziariamente dal Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica. Kruttasch è ora un borsista di mobilità post-dottorato del FNS presso l’Imperial College di Londra.
Utilizzare un orologio preciso per misurare la storia della formazione della Terra
Il team di ricerca ha utilizzato una combinazione di dati isotopici ed elementi provenienti da meteoriti e rocce terrestri per ricostruire il processo di formazione della Terra.
Utilizzando i calcoli dei modelli, i ricercatori sono stati in grado di restringere nel tempo il modo in cui la composizione chimica della Terra si è sviluppata rispetto ad altri elementi costitutivi planetari.
Kruttasch spiega: “Per determinare l’età precisa è stato utilizzato un sistema di misurazione del tempo ad alta precisione basato sul decadimento radioattivo del manganese-53. Questo isotopo era presente nel Sistema Solare primordiale ed è decaduto in cromo-53 con un’emivita di circa 3,8 milioni di anni”.
Questo metodo ha permesso di determinare l’età con una precisione inferiore a un milione di anni per materiali che hanno diversi miliardi di anni.
“Queste misurazioni sono state possibili solo perché l’Università di Berna dispone di competenze e infrastrutture riconosciute a livello internazionale per l’analisi di materiali extraterrestri ed è leader nel campo della geochimica isotopica”, afferma il coautore Klaus Mezger, professore emerito di geochimica presso l’Istituto di scienze geologiche dell’Università di Berna.
La vita sulla Terra grazie a una coincidenza cosmica?
Utilizzando i calcoli dei modelli, il team di ricerca è stato in grado di dimostrare che la firma chimica della proto-Terra, cioè il modello unico di sostanze chimiche di cui è composta, era già completa meno di tre milioni di anni dopo la formazione del Sistema Solare.
Il loro studio fornisce così dati empirici sul tempo di formazione del materiale originale della giovane Terra. “Il nostro Sistema Solare si è formato circa 4.568 milioni di anni fa.
Considerando che ci sono voluti solo fino a 3 milioni di anni per determinare le proprietà chimiche della Terra, questo è sorprendentemente veloce”, afferma il primo autore Kruttasch.
I risultati dello studio supportano quindi l’ipotesi che una successiva collisione con un altro pianeta – Theia – abbia portato la svolta decisiva e abbia reso la Terra un pianeta favorevole alla vita.
Theia probabilmente si è formata più lontano nel Sistema Solare, dove si sono accumulate sostanze volatili come l’acqua.
“Grazie ai nostri risultati, sappiamo che la proto-Terra era inizialmente un pianeta roccioso secco. Si può quindi presumere che sia stata solo la collisione con Theia a portare gli elementi volatili sulla Terra e a rendere possibile la vita”, afferma Kruttasch.
La compatibilità con la vita nell’universo non può essere data per scontata
Il nuovo studio contribuisce in modo significativo alla nostra comprensione dei processi nella fase iniziale del Sistema Solare e fornisce indizi su quando e come possono formarsi i pianeti su cui è possibile la vita.
“La Terra non deve la sua attuale facilità di vita a un continuo sviluppo, ma probabilmente a un evento casuale: l’impatto tardivo di un corpo estraneo ricco d’acqua. Questo rende chiaro che la compatibilità con la vita nell’universo è tutt’altro che una cosa ovvia”, afferma Mezger.
Il passo successivo sarebbe quello di indagare l’evento di collisione tra la proto-Terra e Theia in modo più dettagliato.
“Finora, questo evento di collisione non è stato sufficientemente compreso. Sono necessari modelli in grado di spiegare completamente non solo le proprietà fisiche della Terra e della Luna, ma anche la loro composizione chimica e le firme isotopiche», conclude Kruttasch.
