Antichi minerali: quali erano presenti all’origine della vita?

La vita nasce come il risultato di processi naturali che si sono svolti con le materie prime presenti sulla Terra primordiale. I modelli scientifici che ricostruiscono le origini della vita quasi sempre ritengono determinati minerali necessari per compiti essenziali, come la sintesi dei blocchi molecolari della vita o il rifornimento di energia metabolica.

Questo presuppone però che le specie minerali presenti oggi sulla Terra siano le stesse che esistevano già durante i suoi primi 550 milioni di anni di vita, nell’Eone Adeano, il primo grande intervallo di tempo geologico.

Una nuova analisi della mineralogia dell’Adeano contesta questa ipotesi.

La ricerca è stata pubblicata sull’American Journal of Science.

La Forsterite o silicato di magnesio è uno dei minerali più abbondanti nell’Eone Adeano e ha svolto ruoli importanti nei processi chimici in prossimità della superficie terrestre. Il colore verde è dato da piccole quantità di ferro che, reagendo con acqua di mare, promuove reazioni chimiche che possono aver avuto un ruolo nelle origini della vita.

Robert Hazen, ricercatore del Carnegie Institution Geophysical Laboratory di Washington, ha compilato un elenco delle specie minerali compatibili con l’Adeano, concludendo che non più di 420 differenti minerali – circa l’8 per cento delle quasi 5.000 specie presenti oggi sulla Terra – sarebbero stati presenti allora, sulla superficie terrestre.

“Questo numero è piccolo in base ai limitati processi mediante i quali i minerali avrebbero avuto la possibilità di formarsi nell’Adeano, dall’origine della Terra fino ai 3,8 miliardi di anni fa”, spiega Hazen. “La maggior parte di questi 420 minerali si formarono dal magma, durante la cristallizzazione in superficie o nelle sue vicinanze, come quelli prodotti dai fenomeni di alterazione in presenza di acqua ad elevata temperatura”.

Migliaia di specie minerali oggi conosciute sono il risultato della presenza di organismi viventi, quali conchiglie e scheletri, o sottoprodotti chimici organici, come l’ossigeno prodotto durante la fotosintesi.

Centinaia di altri minerali, che contengono elementi relativamente rari, come il litio, il berillio e il molibdeno, hanno avuto bisogno di più di un miliardo di anni per fare la loro comparsa, perché è difficile avere questi elementi in concentrazioni sufficienti per la formazione di nuovi minerali. Così, questi minerali vengono giocoforza esclusi dal gruppo dei primi originatisi.

“Nella maggior parte dei modelli proposti sull’origine della vita, i minerali necessari al suo sviluppo erano presenti nella Terra primigenia”, osserva Hazen.

Ad esempio, i minerali argillosi – considerati dai chimici ottimi per innescare reazioni interessanti – erano sicuramente disponibili, così come il gruppo dei solfuri, comprese le varietà di ferro e nichel, dovevano essere ampiamente disponibili come catalizzatori di reazioni organiche.

Al contrario, minerali di borati e molibdati, relativamente rari ancor oggi, è improbabile che siano stati presenti sulla Terra durante l’Adeano, rimettendo in discussione i modelli di origine  legati a questi gruppi di minerali.

Nell’Eone Adeano, tra 4,6 e 3,8 miliardi di anni fa, erano frequentissimi gli impatti di asteroidi e comete; migliaia di collisioni di oggetti con diametri variabili da un chilometro a 100 miglia, che produssero enormi traumi della crosta terrestre, ampie fratture, riempite in seguito dall’ acqua, che circolava a temperature elevate. Tali aree idrotermali originarono poi zone complesse, con minerali particolari.

Nessuna forma di vita era compatibile con un tale ambiente.

Questo studio pone un altro quesito: quale evoluzione avrà avuto la mineralogia sugli altri pianeti e satelliti? 

Hazen ritiene – ad esempio – che l’evoluzione di Marte possa aver interessato solo l’Eone Adeano e sia rimasta ferma a quel tempo. 

Se così fosse, Marte potrebbe aver sviluppato al massimo 400 specie minerali diverse.

Grazie al rover Curiosity, sapremo se è andata realmente così e quali minerali sono stati prodotti.