Scoperta potrebbe rivelare i segreti dell’antica atmosfera terrestre e spiegare le formazioni di carbonati su Marte

I chimici dell’Università di California, San Diego hanno scoperto una nuova reazione chimica in un sottile particolato che potrebbe consentire agli scienziati di ottenere una maggiore comprensione di come potevano essere le atmosfere della Terra e di Marte centinaia di milioni di anni fa. Inoltre, potrebbe essere una sorta di macchina del tempo per comprendere i grandi fenomeni avvenuti in passato sulla Terra, come grandi glaciazioni o estinzioni di massa.

La loro scoperta fornisce anche una semplice spiegazione chimica alle insolite formazioni di carbonato trovate in un meteorite proveniente da Marte e che erano state considerate da alcuni scienziati come prova di antiche forme di vita marziane.

“Non abbiamo mai saputo, finora, come l’atmosfera poteva rimanere intrappolata nel carbonato,” ha dichiarato Mark Thiemens, preside della Facoltà di Scienze Fisiche dell’Università di San Diego, che ha guidato il team di scienziati che riporteranno tutti i dettagli della ricerca nell’edizione di questa settimana della rivista Proceedings of the National Academy of Sciences. “Questa reazione chimica, che si svolge sulla superficie di piccole particelle presenti in atmosfera, non solo ci fornisce una comprensione di come queste particelle di carbonato possono essersi formate sulla Terra e su Marte. Essa ci offre un nuovo strumento per comprendere meglio i cambiamenti climatici, mano a mano che il nostro pianeta si riscalda e diventa più polveroso.”

Robina Shaheen, una ricercatrice presso il laboratorio guidato da Thiemens, ha scoperto la reazione chimica e ha mostrato in dettaglio la sua importanza nell’atmosfera terrestre, dopo quattro anni di accurati esperimenti in cui ha trovato una percentuale di isotopi di ossigeno 17 maggiore del previsto nei carbonati trovati su grani di polvere, aerosol e sporcizia in varie parti del globo.

I meteoriti marziani, come ALH84001, che qualche anno fa erano stati affrettatamente indicati come le prove di vita extraterrestre, presentano allo stesso modo carbonati con ossigeno 17 a concentrazioni anomale. Gli scienziati hanno a lungo attribuito tali anomalie a processi fotochimici che coinvolgono ozono e biossido di carbonio nell’atmosfera sottile di Marte, che è colpita da intense radiazioni ultraviolette. Ma dopo aver trovato anomalie simili a carbonati terrestri formati nell’aerosol atmosferico, Shaheen ha ipotizzato che potrebbero essere il risultato di un altro processo chimico comune a entrambi i pianeti.

Shaheen ha analizzato nei minimi dettagli in laboratorio e in atmosfera terrestre come le molecole di ozono interagiscono con il pulviscolo nella comune polvere, negli spruzzi delle onde marine e in altre fonti per formare perossido di idrogeno e carbonati contenenti la stessa anomalia marziana per quanto riguarda l’isotopo 17 dell’ossigeno.

“Quello che ha scoperto è che il minuscolo strato sulla parte esterna del grano è il luogo dove questa reazione chimica avviene”, ha detto Thiemens. “E’ l’ozono nell’atmosfera, che si trova con vapore acqueo e anidride carbonica, che guida un tipo completamente diverso di reazione chimica, che nessuno aveva visto prima.”

Mentre gli attuali modelli dei processi atmosferici danno per scontato che l’atmosfera terrestre sia una grande miscela di gas, i chimici dell’Università di San Diego pensano che la loro scoperta potrebbe imporre una svolta, e tanto più l’atmosfera terrestre diventa calda e polverosa, tanto più ci saranno opportunità per questo tipo di fenomeno chimico di manifestarsi.

Shaheen, che ha analizzato i carbonati nel meteorite marziano ALH84001 e che ha scoperto che potrebbero essersi effettivamente formati dal pulviscolo presente nell’antica atmosfera marziana, ha detto che il lander Phoenix della NASA ha recentemente rilevato carbonati associati a particolato nell’atmosfera asciutta e polverosa di Marte. “Pensiamo che possa essere questo stesso meccanismo in atto”, ha aggiunto.

Oltre alla comprensione dei processi atmosferici attuali e futuri sulla Terra e su Marte, la nuova scoperta offre la possibilità di andare indietro nel tempo di milioni di anni per studiare dalle rocce alcuni dati sull’atmosfera terrestre primordiale altrimenti inaccessibili, in quanto le attuali tecniche di carotaggio – per studiare l’aria intrappolata nel ghiaccio dell’Antartide, ad esempio – sono limitate a pochi milioni di anni fa. Basta pensare che 65 milioni di anni fa l’Antartide era un continente a latitudini molto più calde e aveva perfino foreste tropicali, e quindi non possedeva ghiacci. Lo sviluppo di questo nuovo strumento per sondare antiche atmosfere terrestri, quindi, potrebbe essere l’aspetto più significativo della scoperta.

“Abbiamo trovato un nuovo modo per misurare l’atmosfera terrestre nel passato,cosa finora impossibile”, ha detto Thiemens. “Cosa è successo ai livelli di ozono e ossigeno 65 milioni di anni fa, durante il periodo Cretaceo-Terziario, quando i dinosauri e molte altre forme di vita sono stati uccisi da una estinzione di massa, chi è morto per primo? La catena alimentare è collassata prima dei dinosauri? Che cosa è successo 251 milioni di anni fa durante il periodo Permiano-Triassico, l’estinzione più grave della vita sulla Terra, quando l’85 per cento di vita è scomparso e nessuno sa perché? Non c’è alcuna traccia di ciò che accadde in quelle antiche atmosfere. Ma se si può trovare una prova di ciò che è successo ai livelli di ossigeno, forse si potrà rispondere a domande del genere”.