Gli antichi meteoriti mostrano che l’atmosfera della Terra primordiale potrebbe aver avuto 1.000 x più diossido di carbonio T…


Questi piccoli meteoriti, di circa mezzo millimetro di diametro, caddero nell’oceano e furono raccolti dalle profondità marine. Come i campioni utilizzati nel nuovo studio, questi micrometeoriti più recenti sono fatti di ferro. Credito: Donald Brownlee/Università di Washington

Molto occasionalmente, la Terra viene bombardata da un grande meteorite. Ma ogni giorno, il nostro pianeta viene scosso dalla polvere spaziale, dai micrometeoriti che si accumulano sulla superficie terrestre.

Un team dell’Università di Washington ha esaminato campioni molto vecchi di questi piccoli meteoriti per dimostrare che i grani avrebbero potuto reagire con l’anidride carbonica nel loro viaggio verso la Terra. I lavori precedenti suggerirono che i meteoriti si intralciavano nell’ossigeno, contraddicendo teorie e prove che l’atmosfera iniziale della Terra era praticamente priva di ossigeno. Il nuovo studio è stato pubblicato questa settimana sulla rivista ad accesso aperto Science Advances.

“La nostra scoperta che l’atmosfera che questi micrometeoriti hanno incontrato era ricca di anidride carbonica è coerente con l’aspetto dell’atmosfera sulla Terra primordiale,” ha detto il primo autore Owen Lehmer, uno studente di dottorato UW nella Terra e nelle scienze spaziali.

Con i 2,7 miliardi di anni di vita, questi sono i più antichi micrometeoriti conosciuti. Furono raccolti in pietra calcarea nella regione di Pilbara nell’Australia Occidentale e caddero durante l’eone dell’Archeano, quando il sole era più debole di oggi. Un articolo del 2016 del team che ha scoperto i campioni ha suggerito di mostrare prove di ossigeno atmosferico nel momento in cui sono caduti sulla Terra.

Quell’interpretazione contraddirebbe le attuali intuizioni dei primi giorni del nostro pianeta, che è che l’ossigeno è aumentato durante il “Grande evento di ossidazione”, quasi mezzo miliardo di anni dopo.

Conoscere le condizioni sulla Terra primordiale è importante non solo per comprendere la storia del nostro pianeta e le condizioni in cui è emersa la vita. Può anche aiutare a informare la ricerca di vita su altri pianeti.

“La vita si è formata più di 3,8 miliardi di anni fa, e come la vita si è formata è una grande domanda aperta. Uno degli aspetti più importanti è ciò di cui è stata fatta l’atmosfera: ciò che era disponibile e il clima”, ha detto Lehmer.

Il nuovo studio rivede l’interpretazione di come questi micrometeoriti interagivano con l’atmosfera, 2,7 miliardi di anni fa. I granelli delle dimensioni di sabbia sfrecciavano verso la Terra fino a 20 chilometri al secondo. Per un’atmosfera di spessore simile a quella odierna, le perle metalliche si scioglievano a circa 80 chilometri di altitudine, e lo strato esterno fuso di ferro si ossidava quando esposto all’atmosfera. Pochi secondi dopo i micrometeoriti si indurirono di nuovo per il resto della loro caduta. I campioni sarebbero quindi rimasti intatti, soprattutto se protetti sotto strati di roccia calcarea sedimentaria.

Il documento precedente interpretava l’ossidazione sulla superficie come un segno che il ferro fuso aveva incontrato ossigeno molecolare. Il nuovo studio utilizza la modellazione per chiedere se l’anidride carbonica avrebbe potuto fornire l’ossigeno per produrre lo stesso risultato. Una simulazione al computer rileva che un’atmosfera compresa tra il 6% e più del 70% di anidride carbonica avrebbe potuto produrre l’effetto visto nei campioni.

“La quantità di ossidazione negli antichi micrometeoriti suggerisce che la prima atmosfera era molto ricca di anidride carbonica,” ha detto il co-autore David Catling, un professore uW di Scienze spaziali e della Terra.

Per fare un confronto, le concentrazioni di biossido di carbonio oggi sono in aumento e sono attualmente a circa 415 parti per milione, ovvero lo 0,0415% della composizione dell’atmosfera.

Alti livelli di anidride carbonica, un gas serra che intrappola il calore, contrasterebbero la produzione più debole del sole durante l’era Archeana. Conoscere l’esatta concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera potrebbe aiutare a individuare la temperatura dell’aria e l’acidità degli oceani durante quel periodo.

Più dei campioni antichi di micrometeoriti potrebbero aiutare a restringere la gamma di possibili concentrazioni di anidride carbonica, hanno scritto gli autori. I grani che sono caduti in altri momenti potrebbero anche aiutare a tracciare la storia dell’atmosfera terrestre nel tempo.

“Poiché questi micrometeoriti ricchi di ferro possono ossidarsi quando sono esposti a biossido di carbonio o ossigeno, e dato che questi minuscoli grani presumibilmente sono conservati nel corso della storia della Terra, potrebbero fornire un proxy molto interessante per la storia di composizione atmosferica”, ha detto Lehmer.

Riferimento: “Livelli di COatmosfera 2 di 2,7 miliardi di anni fa dedotti dall’ossidazione di micrometeoriti” di O. R. Lehmer, D. C. Catling, R. Buick, D. E. Brownlee e S. Newport, 22 gennaio 2020, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.aay4644

Altri co-autori sono Donald Brownlee, professore emerito di astronomia; Roger Buick, professore di Scienze spaziali e della Terra; e Sarah Newport, un ex laurea universitario UW che ora è alla Rutgers University. La ricerca è stata finanziata dalla NASA, dall’UW Astrobiology Program, dal UW Virtual Planetary Laboratory e dalla Collaborazione della Simons Foundation sulle origini della vita.