Origine della Terra: le prove sono nella sua carta d’identità geochimica

La carta d’identità geochimica della Terra potrebbe contenere alcuni indizi sulla sua origine. Due studi indipendenti, usciti in contemporanea sulle pagine di Nature, dimostrano che la composizione della Terra è una diretta conseguenza del modo in cui il nostro pianeta si è formato: le violente collisioni tra meteoriti avrebbero causato la fusione delle rocce e l’evaporazione di alcuni elementi. Anche se l’ipotesi non è nuova, questi studi forniscono per la prima volta prove concrete a sostegno della collisione tra planetesimi e aiutano a capire come si sono formati la Terra e gli altri pianeti del sistema solare.

Simulazione computerizzata della formazione della Terra: la collisione tra corpi celesti potrebbe aver causato la rapida fusione della roccia (Immagine: Philip J. Carter).

C’erano una volta i planetesimi

Da anni gli scienziati studiano la composizione chimica delle condriti, il tipo più comune di meteoriti rocciose. Tanto interesse è presto giustificato: la loro composizione chimica rispecchia quella dei planetesimi, cioè dei piccoli corpi rocciosi che abitavano il sistema solare primordiale. Dalla collisione di più planetesimi sarebbero poi derivati corpi celesti più grandi, ovvero i pianeti che conosciamo oggi: questa è una delle teorie più accreditate sull’origine della Terra e degli altri pianeti, ma qualcosa non torna. Rispetto alle condriti, la Terra è più povera di elementi volatili e la concentrazione relativa degli elementi è molto diversa.

Per risolvere questo rompicapo, i geochimici hanno formulato una nuova ipotesi: la collisione violenta tra planetesimi avrebbe innescato la fusione delle rocce e, di conseguenza, l’allontanamento degli elementi chimici più volatili. Una volta ristabilita la calma, la composizione chimica dei pianeti neonati sarebbe stata diversa da quella dei planetesimi da cui erano derivati. Questo modello spiegherebbe perché le differenze tra Terra e condriti, ma fino a oggi nessuno ha avuto in mano le prove per dimostrarlo.

 

L’analisi geochimica svela la storia della Terra

Le prove tanto attese arrivano ora da due studi indipendenti, usciti in contemporanea sulle pagine della rivista Nature. Il primo articolo, pubblicato da Remco Hin e colleghi dell’Università di Bristol, fornisce un’analisi accurata della concentrazione di magnesio, uno dei principali mattoni del nostro pianeta, di cui costituisce circa il 15% in massa. Nello studio sono state messe a confronto le concentrazioni di due isotopi stabili del magnesio: 24Mg e 25Mg. Rispetto alle condriti, la Terra, è più ricca dell’isotopo 25Mg, il più pesante e meno volatile. Normalmente anche l’isotopo 24Mg è poco volatile, ma la fusione delle rocce innescata dalla collisione tra planetesimi avrebbe creato le condizioni adatte per la sua evaporazione.

Ashley Norris e Bernard Wood dell’Università di Oxford, autori del secondo articolo, hanno invece riprodotto in una fornace le condizioni che simulano la fusione delle rocce nei planetesimi ancestrali: grazie a questo modello hanno dimostrato che la fusione delle rocce porta alla perdita di elementi volatili in proporzioni simili a quelle che troviamo sulla Terra odierna. L’analisi si è basata in particolare sulle concentrazioni di elementi calcofili come l’argento, il germanio, lo zinco e l’indio: rispetto alle condriti, la Terra è più povera di argento e germanio, i calcofili più volatili, mentre è particolarmente ricca di indio.

 

È ancora presto per generalizzare

Dopo questi risultati incoraggianti, è forte la tentazione di generalizzare il modello anche agli pianeti del Sistema solare. Ma prima di trarre conclusioni generalizzate sarà necessario dissipare alcuni dati ancora senza spiegazione. Per esempio, come sottolinea Edward Young sulle pagine di Nature, la concentrazione di isotopi del silicio sulla Terra e su Marte è molto diversa: una differenza ancora difficile da spiegare. Al momento della formazione di Marte, qualcosa deve essere andato diversamente rispetto alla Terra: ancora non sappiamo cosa, ma questi studi indicano che la risposta – proprio come nel caso del nostro pianeta – potrebbe celarsi nella carta d’identità geochimica del pianeta.

 

Immagine Box: Philip J. Carter

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