FAQ: DA DOVE ARRIVA L'ACQUA DEGLI OCEANI?

Sino ad ora, la teoria più in voga per spiegare l'origine dell'enorme massa d'acqua che ricopre per 2/3 il nostro pianeta, è stata quella del bombardamento cometario. Le comete sono ricche di acqua allo stato solido e, inoltre, il rapporto isotopico tra idrogeno e deuterio delle acque marine coincide con quello dell'acqua presente nelle comete e su alcuni asteroidi. Ebbene questo ha avvalorato la teoria del bombardamento per moltissimi anni.
Nel 2007 però, due studi indipendenti, il primo di Hidenori Genda del Tokyo Institute of Technology, il secondo di Christian Ballhaus dell'Università di Bonn, hanno ipotizzato un origine ben diversa.
Hidenori sostiene infatti che l'acqua si sarebbe formata per reazione tra l'ossigeno immagazzinato nelle rocce terrestri e una densa atmosfera di idrogeno. Il rapporto isotopico attuale è compatibile con la teoria di Hidenori perchè l'idrogeno è perso facimente nello spazio.
Ma l'ossigeno imprigionato dalle rocce da dove arriva? La vita non si era ancora sviluppata e inoltre siamo ben lontani dall' evento della "grande ossidazione" collocato 2.3 - 2.4 miliardi di anni fa, quando i mari e gli oceani erano gia formati. Ebbene qui subentra la teoria di Ballhaus, che ha effettuato degli studi su un minerale chiamato majorite presente nelle profondità della Terra, solo oltre i 250 Km di profondità, nel mantello terrestre. La majorite è una vera "spugna" e assorbe tanto più ossigeno quanta più è alta la temperatura. Durante le primissime fasi di formazione del pianeta, l'ossigneo è stato assorbito dalla majorite, che è stato poi rilasciato a causa deo movimenti tettonici che hanno portato in superficie il minerale e, disgregandosi, ha liberato l'ossigeno primordiale che poi avrebbe reagito con l'idrogeno atmosferico.
Secondo la teoria di Ballhaus la formazione di acqua prosegue anche oggi, altrimenti il pianeta sarebbe divenuto arido esattamente come Marte, che un tempo, con tutta probabilità, ospitava mari e oceani. Marte, essendo più piccolo della Terra si è raffreddato molto prima, per cui è terminato il processo di formazione dell'acqua.
Le due teorie si completano a vicenda e per alcuni aspetti, sono più interessanti e meno semplicistiche della teoria del bombardamento cometario.

Aggiornamento del 18 luglio 2012

Sono meteoriti e asteroidi le fonti più probabili della grande quantità di acqua e altri elementi volatili presenti sulla Terra. La scoperta - che contraddice l'ipotesi attualmente più accreditata di un contributo prevalente delle comete – arriva una ricerca condotta da studiosi della Carnegie Institution a Washington, del Natural History Museum a London, e della City University of New York, che firmano un articolo a prima firma Conel Alexander pubblicato su Science Express. Si tratta di un risultato che avrà conseguenze significative sui modelli di formazione del sistema solare e del nostro pianeta in particolare.
L'opinione finora prevalente è sta che le comete e alcuni tipi di meteoriti - le condriti carbonacee, che risalgono all’epoca in cui si è formato il sistema solare e contengono significative percentiuali di acqua e tracce di composti organici come gli amminoacidi - abbiano avuto origine oltre l'orbita di Giove, se non addirittura ai margini del sistema solare, e che si siano poi spostati verso l'interno, portando notevoli quantità di materiali volatili e organici sulla Terra. In questo caso, il ghiaccio delle comete e quello trovato nei resti di ghiaccio presenti sotto forma di silicati idrati nelle condriti carbonacee dovrebbero avere composizioni isotopiche simili.
In particolare, gli oggetti che si sono formati a maggiore distanza dal Sole dovrebbero avere in media un contenuto di deuterio più elevato di quello presente nei corpi che si sono formati più vicino, e gli oggetti che si sono formati nelle stesse regioni devono avere composizioni isotopiche simili. Di conseguenza, confrontando il contenuto in deuterio nell’acqua delle condriti carbonacee e quello delle comete è possibile dire se le meteoriti si sono formati nelle regioni che hanno ospitato la formazione delle comete.
In questo studio i ricercatori hanno analizzato campioni provenienti da 85 condriti carbonacee, scoprendo che hanno un contenuto di deuterio molto più basso. Le meteoriti devono dunque essersi formate nella fascia di asteroidi che caratterizza lo spazio compreso fra le orbite di Marte e Giove. I ricercatori sostengono inoltre che anche la maggior parte degli elementi volatili presenti sulla Terra provenga dalle condriti e non da comete. "I nostri risultati forniscono importanti nuovi vincoli per l'origine delle sostanze volatili nel sistema solare interno, compresa la Terra", ha detto Alexander. "E hanno importanti implicazioni per gli attuali modelli della formazione ed evoluzione orbitale dei pianeti e dei piccoli corpi". Fonte: LeScienze.

Aggiornamento del 21 Febbraio 2014

Alcuni lettori ci hanno segnalato che la presenza di acqua allo stato solido su comete e asteroidi non è affatto scontata. La teoria che possa esserci dell'acqua è, in sintesi, da verificare. Anzi, le osservazioni più recenti indicano che l'acqua, dove presente, è comunque scarsa e in quantità tale da sconfessare le teorie sopra esposte. Ci chiediamo allora come sia possibile che riviste scientifiche di un certo calibro, sfornino (per usare un eufemismo) certi articoli privi di logica o comunque del tutto inesatti.

FAQ: QUANDO È COMPARSO L'OSSIGENO SULLA TERRA?

L'ossigeno è comparso sulla Terra in due fasi. Come scritto sopra, la prima fase coincide con gli eventi primordiali che hanno portato alla formazione del pianeta e, l'ossigeno prodotto, sarebbe stato catturato da particolari rocce-spugna come la majorite.
La seconda fase o "grande ossidazione" si è verificata 2.3 - 2.4 miliardi di anni fa. In questo caso gli antenati primordiali delle piante attuali, avrebbero prodotto l'ossigeno arcaico in gran quantità, attraverso la fotosintesi, sino a trasformare la primordiale atmosfera riducente in un'atmosfera ossidante, come quella attuale.
Forse anche prima della comparsa degli antenati delle piante alcuni organismi producevano ossigno, ma sicuramente esso era presente in atmosfera in minor quantità. Ariel Ambal dell'University di Temple pubblicò nel 2007 sulla rivista Science un articolo che dimostrò la presenza dell'ossigeno in atmosfera, in un periodo antecedente la "grande ossidazione". Trovo che l'ossigeno era presente circa 50 - 100 milioni di anni prima dell'evento suddetto, seppur in quantità modeste e ben al di sotto dei valori attuali.