Guardando la Terra e confrontandola con gli altri pianeti rocciosi del sistema solare, la prima cosa che probabilmente salta all'occhio è che da noi c'è un sacco di acqua. Quindi, come ha fatto il 70 per cento della superficie del nostro pianeta a coprirsi di questo ingrediente essenziale per la vita?
Tale questione è oggetto di un vivace dibattito scientifico.
Ci sono due teorie prevalenti: una è che la Terra abbia acquisito un po' di acqua quando si è formata, siccome ci sarebbe stato del ghiaccio nella nebulosa di gas e polveri, chiamata nebulosa proto-solare, che alla fine formò il sole e i pianeti circa 4,5 miliardi di anni fa. Secondo una teoria un po' di quell'acqua è rimasta sulla Terra, e potrebbe essere stata riciclata attraverso lo strato del mantello del pianeta.
La seconda teoria sostiene che Terra, Venere, Marte e Mercurio sarebbero stati abbastanza vicino al centro caldo di quella nebulosa proto-solare, e la maggior parte della loro acqua sarebbe stata vaporizzata dal calore; questi pianeti si sarebbero formati con poca acqua nelle loro rocce. Nel caso della Terra, ancora di più, l'acqua sarebbe stata vaporizzata quando c'è stata la collisione che ha formato la Luna. In questo scenario, invece di essere generati in loco, gli oceani sarebbero stati generati da asteroidi ricchi di ghiaccio, chiamati condriti carbonacee, arrivati in seguito. Sempre di più la ricerca suggerisce che gli asteroidi abbiano portato almeno una parte dell'acqua sulla Terra.
Seguire l'acqua
Gli scienziati possono monitorare l'origine dell'acqua terrestre esaminando il rapporto tra due isotopi dell'idrogeno, o versioni di idrogeno con un diverso numero di neutroni, che si trovano in natura. Uno è l'idrogeno ordinario, che ha appena un protone nel nucleo, e l'altro è il deuterio, noto anche come idrogeno "pesante", che ha un protone e un neutrone.
Il rapporto di deuterio e idrogeno negli oceani della Terra sembra corrispondere da vicino a quello degli asteroidi, che sono spesso ricchi di acqua e altri elementi come carbonio e azoto, piuttosto che le comete. Mentre gli asteroidi sono piccoli corpi rocciosi che orbitano attorno al Sole, le comete sono corpi ghiacciati a volte chiamati palle di neve sporca che rilasciano gas e polvere e si pensa siano avanzi della formazione del sistema solare.
Gli scienziati hanno anche scoperto degli opali nelle meteoriti che hanno avuto origine tra gli asteroidi (sono probabilmente pezzi staccati di asteroidi). Dal momento che le opali hanno bisogno di acqua per formarsi, questo risultato è un altro indizio della provenienza dell'acqua da rocce spaziali. Questi due elementi di prova sarebbero favorevoli a una origine dagli asteroidi. Inoltre, il deuterio tende a raccogliersi più lontano nel sistema solare rispetto all'idrogeno, quindi l'acqua formata nelle regioni esterne del sistema tenderebbe ad essere ricca di deuterio.
E per di più, i pianeti interni rocciosi tengono relativamente poca acqua in rapporto alle loro masse rispetto alle lune ghiacciate di Giove, Saturno, Urano e Nettuno, e anche ai giganti gassosi stessi. Ciò sostiene l'idea che nel sistema interno, l'acqua è evaporata, mentre nel sistema esterno, non lo ha fatto.
L'acqua evaporata sulla Terra avrebbe dovuto essere sostituita da qualche altra fonte, e gli asteroidi ricchi di acqua sono abbondanti nelle zone più esterne del sistema solare.
Altre prove a sostegno vengono dal DAWN della NASA, lanciato nel 2007, che ha trovato la prova di presenza di acqua su Cerere e Vesta, i due oggetti più grandi della fascia principale degli asteroidi situata tra Marte e Giove.
L'acqua della Terra è complicata
Una vittoria per gli asteroidi? Non così in fretta. Perchè questo scenario funzioni, il rapporto isotopico negli oceani doveva essere rimasto lo stesso negli ultimi miliardi di anni.
Ma cosa succede se non lo ha fatto?
Lydia Hallis, uno scienziato planetario dell'Università di Glasgow, nel Regno Unito, ritiene che l'idrogeno presente sulla Terra primordiale avesse molto meno deuterio in esso di quanto non abbia ora. Il rapporto è cambiato perché nella prima storia della Terra la radiazione del sole riscaldava sia l'idrogeno che il deuterio. L'idrogeno, essendo più leggero, era più probabile che volasse via nello spazio, lasciando dietro di sé più deuterio.
Inoltre, negli ultimi anni, modelli più recenti sembrano indicare che la Terra abbia trattenuto molta acqua quando si è formata, e che gli oceani potessero essere presenti per molto più tempo di quello che chiunque pensasse.
Hallis e i suoi colleghi hanno esaminato il rapporto tra gli isotopi di idrogeno in antiche rocce canadesi, alcune delle rocce più antiche della Terra. I rapporti isotopici riguardano molto meno gli asteroidi e sono molto di più simile a quello dell'acqua che ci si aspetta esistesse nei primi anni, nella relativa regione della nebulosa solare - le rocce avevano più idrogeno ordinario e meno deuterio. Ma il rapporto attuale negli oceani assomiglia di più a quello presente negli asteroidi. Ciò sembrerebbe indicare che qualcosa è cambiato negli ultimi miliardi di anni. La ricerca è stata pubblicata su Science nel 2015.
Se gli oceani della Terra sono formati da acqua del nostro pianeta, invece che proveniente dagli asteroidi, verrebbero risolti un paio di problemi. Uno è perché la Terra sembra avere tanta acqua in primo luogo. Un altro è il motivo per cui la vita, che per quanto si sa richiede acqua, sembra essere apparsa così rapidamente una volta che la Terra ha sviluppato una superficie solida.
Oltre al lavoro di Hallis, altri scienziati hanno studiato i modi in cui l'acqua poteva essere riciclata all'interno della Terra. Nel 2014, Wendy Panero, professore associato di scienze della terra presso la Ohio State, e il dottorando Jeff Pigott, hanno proposto la teoria secondo la quale la Terra è stata costituita con interi oceani di acqua al suo interno. E' attraverso la tettonica a zolle, che l'acqua ha creato gli oceani. Hanno studiato i granati, e hanno scoperto che potrebbero aver lavorato con un altro minerale, chiamato ringwoodite, per fornire acqua all'interno della Terra - acqua che sarebbe poi venuta fuori quando il materiale del mantello ha cominciato a circolare.
A complicare il quadro, nessuna di queste ipotesi si esclude a vicenda. Gli asteroidi potrebbero aver fornito dell'acqua, mentre un po' potrebbe provenire dall'interno della Terra. La domanda è: quanta acqua è stata fornita da queste fonti - e come scoprirlo?
Così questo mistero rimarrà tale ancora per un po'.
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