L’atmosfera della Terra primordiale era più leggera dell’attuale

L’idea che la Terra primordiale avesse un’atmosfera più spessa si è rivelata sbagliata.

Una nuova ricerca, condotta presso l’Università di Washington (UW), ha analizzato bolle d’aria di 2,7 miliardi di anni fa, rimaste intrappolate nelle rocce durante la loro formazione, scoprendo che quell’aria poteva aver esercitato, al massimo, la metà della pressione dell’atmosfera attuale.

I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Geosciences, stravolgono l’ipotesi, comunemente accettata, che la Terra primigenia avesse un’atmosfera più spessa per compensare una luce solare più debole.

Gli strati di questa roccia di 2,7 miliardi di anni, una stromatolite del Western Australia, mostrano segni di vita fotosintetica unicellulare sulla sponda di un grande lago. Il risultato suggerisce una vita microbica che ha prosperato nonostante l’atmosfera rarefatta (credit: Roger Buick / Università di Washington)

La scoperta ha implicazioni anche per i gas componenti quell’atmosfera e per come biologia e clima possano aver inciso sul giovane pianeta.

“A lungo si è ritenuto che la pressione atmosferica abbia avuto valori più alti degli attuali perché il Sole era più debole”, dchiara Sanjoy Som, astrobiologo della NASA. “Il nostro risultato è l’opposto di quanto ci aspettavamo”.

L’idea di utilizzare la formazione di bolle di lava, rimaste intrappolate nelle rocce durante il raffreddamento come un ‘paleobarometro’ per determinare il peso dell’aria della giovane Terra, era venuta qualche decennio fa a Roger Buick, docente di Scienze della Terra e dello Spazio alla UW.

Per ottenere risultati accettabili era necessario, però, esaminare lave consolidatesi al livello del mare.

Il sito ideale è stato trovato nell’Australia occidentale da Tim Blake, ricercatore della University of Western Australia, là dove il fiume Beasley scorre tra rocce basaltiche, antiche di 2,7 miliardi di anni.

La lava alla base del flusso, il più antico, conteneva diversi frammenti vetrosi, dimostrando così che la lava fusa è entrata a diretto contatto con l’acqua di mare. Così, i ricercatori non hanno fatto altro che perforare i flussi di lava sovrastanti per esaminare le dimensioni delle bolle.

Un flusso di lava si raffredda rapidamente verso il suo interno sia dall’alto che dal basso della colata, ma le bolle della parte inferiore sono più piccole di quelle superiori.

La differenza di dimensioni ha rivelato la pressione dell’aria esercitata sulla lava mentre questa si raffreddava, 2,7 miliardi di anni fa.

Le misure di massima registrate sul campo avevano suggerito un’atmosfera sorprendentemente leggera; risultato confermato poi dalle scansioni a raggi X, più accurate, effettuate poi in laboratorio su diverse colate laviche.

Le bolle indicano che all’epoca del raffreddamento la pressione atmosferica era meno della metà della pressione dell’attuale atmosfera.

La Terra di 2,7 miliardi di anni fa avrebbe quindi potuto ospitare solo microbi unicellulari, la luce era di circa un quinto più debole e l’atmosfera era priva di ossigeno.

Queste caratteristiche fanno pensare a condizioni ben peggiori di quanto si potesse immaginare.

Un’atmosfera più leggera avrebbe influito sulla forza dei venti e su altri modelli climatici e avrebbe sicuramente alterato anche il punto di ebollizione dei liquidi.

“Stiamo ancora studiando cosa possa essere realmente accaduto”, dice Buick. “Trarremo poi le conclusioni sulle possibili conseguenze”.

Altre prove geologiche mostrano chiaramente che in quel momento c’era acqua allo stato liquido sulla Terra. Quindi la primitiva atmosfera doveva contenere più gas serra in modo da trattenere il calore, come, del resto, metano, anidride carbonica e meno azoto.

Il nuovo studio va a confermare il precedente lavoro del team della UW sulle ‘gocce di pioggia fossili’, che aveva messo in dubbio la vecchia ipotesi di un’atmosfera più antica molto più spessa.

Il risultato rafforza anche la scoperta del 2015 dello stesso Buick sugli agenti microbici che, secondo lui, verso i 3 miliardi di anni fa sottraevano l’azoto dall’atmosfera terrestre.