Spazio

L'antica atmosfera terrestre? Tossica, come quella di Venere

Quando era ancora una distesa di magma, la Terra somigliava molto al gemello pianeta Venere. Fu la distanza dal Sole a determinare un destino diverso.

Il gas sprigionato dalla distesa di magma che 4,5 miliardi di anni fa ricopriva la Terra diede origine a un'atmosfera spessa e infernale come quella di Venere: ad averci salvato, garantendo al pianeta prima gli oceani e poi aria respirabile, sarebbe stata una ragionevole lontananza dal Sole. Secondo uno studio internazionale coordinato dal Politecnico Federale di Zurigo e pubblicato su Science Advances, i diversi destini della Terra e del suo cosiddetto pianeta gemello, Venere, sarebbero legati più alla diversa distanza dalla loro stella che a una differente storia geologica.

Come si conquista un'atmosfera. I pianeti rocciosi come la Terra, Venere e Marte nascono da un processo di accrescimento, in cui corpi più piccoli detti planetesimi si uniscono sotto l'effetto della forza di gravità per formare embrioni planetari. Uno di questi è Marte, la cui evoluzione - rispetto a quella di Venere e della Terra - si è arrestata prima di un passaggio essenziale: l'impatto con grossi corpi celesti che rilascia enormi quantità di energia e facilita la formazione di oceani di magma. Miliardi di anni fa la Terra si trovava in questa condizione, meno chiaro è quale fosse all'epoca la composizione della nostra atmosfera, e in che modo sia cambiata quando il magma si raffreddò.

L'enigma dell'ossigeno. Per capirlo, i ricercatori hanno ricreato in laboratorio un mix di roccia fusa che riproducesse la composizione chimica del magma della Terra delle origini. La chiave di tutto era capire in quali proporzioni fosse presente, in quel mare di roccia fusa, l'ossigeno: da questo elemento dipende infatti anche il comportamento di tutti gli altri. «La differenza fondamentale da valutare era quanto fosse ossidato il ferro all'interno del magma» spiega Paolo Sossi, primo autore dello studio. Quando il ferro e l'ossigeno si incontrano, il primo diventa ruggine: se dunque nel magma vi fosse stato ossigeno in grandi quantità, allora il ferro al suo interno sarebbe risultato molto ossidato.

La prova del nove. Quando l'oceano di magma si raffreddò, andò a costituire il mantello, lo strato sul quale poggia la crosta terrestre. Supponendo che il rapporto tra ossigeno e ferro sia rimasto lo stesso nel tempo e analizzando i campioni di mantello emersi con le eruzioni vulcaniche e i processi tettonici, è stato possibile verificare che il magma creato in laboratorio fosse chimicamente simile all'originale.

«Abbiamo così scoperto che, dopo essersi raffreddata dallo stato di magma, la giovane Terra aveva un'atmosfera leggermente ossidante, con l'anidride carbonica come principale costituente, oltre ad azoto e un po' d'acqua» spiega Sossi. La Terra si raffreddò a sufficienza da permettere al vapore acqueo di condensare e formare gli oceani d'acqua liquida che la contraddistinguono. Questo processo avrebbe lasciato l'atmosfera con il 97% di CO2 e il 3% di azoto, e una pressione atmosferica circa 70 volte quella odierna. Condizioni decisamente simili a quelle oggi osservate su Venere.

Due diverse strade. Come ci siamo salvati dal destino infernale toccato a Venere? Sulla Terra, gli oceani iniziarono gradualemente ad assorbire CO2 dall'atmosfera (per approfondire: i cicli e i ricicli dell'ossigeno che respiriamo). Venere invece, molto più vicina al Sole, non si raffreddò mai abbastanza da condensare il vapore in oceani. L'acqua rimase in atmosfera sotto forma di vapore e fu gradualmente perduta nello Spazio. Anche se i due pianeti sono partiti da condizioni identiche, la diversa distanza dal Sole ha permesso che su uno fiorisse la vita - sull'altro, la stiamo ancora cercando.

16 dicembre 2020 Elisabetta Intini
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