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L’origine del carbonio terrestre


Un team di ricerca della Rice University ipotizza che il carbonio sulla Terra, essenziale per la nascita della vita sul nostro pianeta, si sia formato a seguito di un violento scontro con un corpo celeste simile a Mercurio, 4.4 miliardi di anni fa.


Il nostro pianeta era appena milionario, giovanissimo in termini astronomici, quando si è scontrato con un oggetto molto simile a Mercurio: un urto violentissimo, che ha provocato la fusione dei due nuclei e dei due mantelli.

 È lo scenario ipotizzato da un team di ricercatori coordinati dalla Rice University, che cerca di rispondere a un enigma geologico ancora irrisolto: da dove viene tutto il carbonio che si trova sulla Terra?

Si tratta di un quesito fondamentale, dal momento che lo sviluppo della vita sul nostro pianeta è legato proprio a questo prezioso elemento. La cui presenza è però ancora oggi un mistero: in base alle sue caratteristiche, il carbonio avrebbe dovuto evaporare nelle prime fasi di sviluppo terrestre, o al limite rimanere bloccato nel suo nucleo.

E invece nulla di tutto ciò è accaduto: i composti di carbonio hanno progressivamente formato le basi di tutta la vita sulla Terra, e il ciclo del carbonio è diventato il principale motore della struttura delle cellule viventi.

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Gli scienziati della Rice University sono partiti dall’analisi del rapporto tra gli elementi volatili nel mantello terrestre, da cui è emersa per la prima volta l’ipotesi dell’impatto. Secondo i ricercatori, tutto il carbonio presente sulla Terra potrebbe essere il risultato di una forte collisione con un pianeta simile a Mercurio.

Lo scontro, avvenuto circa 100 milioni di anni dopo la formazione del Sistema Solare, avrebbe visto la Terra letteralmente inghiottire l’altro pianeta, il cui nucleo ricco di silicio si sarebbe fuso con il nucleo terrestre mescolando così anche i due mantelli e arricchendo di carbonio quello terrestre.

Questa teoria viene descritta in un articolo appena pubblicato su Nature Geoscience, dove gli autori spiegano come sono arrivati a ipotizzare lo scontro a partire dalla composizione terrestre.

Il cuore della Terra, composto prevalentemente da ferro, costituisce circa un terzo della massa complessiva del pianeta. Il mantello terrestre, ricco di silicati, occupa i restanti due terzi, e si estende per oltre 2.500 chilometri sotto la superficie.

La crosta e l’atmosfera terrestre sono invece così sottili da rappresentare meno dell’1% della massa del pianeta. Tra mantello, crosta e atmosfera avviene un costante scambio di elementi, compresi quelli volatili necessari alla vita.

“La sfida – dice Rajdeep Dasgupta del la Rice University e co-autore dell’articolo – è proprio quella di spiegare l’origine degli elementi volatili, come il carbonio, che restano al di fuori del nucleo, nella regione chiamata mantello”.

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Il laboratorio di Dasgupta è specializzato nel ricreare le condizioni di alta pressione e alta temperatura che si trovano all’interno della Terra e di altri pianeti rocciosi. In particolare, il suo team di ricerca comprime le rocce in presse idrauliche per simulare le condizioni che potremmo trovare negli strati più profondi del nostro pianeta, fino a circa 400 chilometri di profondità.

“Abbiamo pensato che fosse necessario allontanarci dalla composizione classica del nucleo di solo ferro, nichel e carbonio – prosegue Dasgupta – cominciando invece a esplorare leghe ricche di zolfo e silicio”.

Da qui l’ipotesi dello scontro tra pianeti. Gli esperimenti hanno dimostrato che se il cuore terrestre fosse ricco di silicio o zolfo, il carbonio potrebbe essere del tutto escluso dal nucleo, e rimanere confinato nel mantello.

“Lo scenario in grado di prevedere il rapporto tra carbonio e zolfo e l’abbondanza di carbonio – conclude Dasgupta – è quello per cui un pianeta embrionale simile a Mercurio, che aveva già formato un nucleo ricco di silicio, sia entrato in collisione con la Terra e ne sia stato inghiottito”.

L’origine di uno degli elementi più importanti per la vita sul nostro pianeta sarebbe dunque da imputare a una sorta di ‘cannibalismo’ terrestre, consumato circa 4.4 miliardi di anni fa.

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