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GEOLOGIA E AMBIENTE
Dall'atmosfera primordiale a quella di oggi
Come è cambiata l'atmosfera nei secoli
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Principio quoniam terrae corpus et umor aurarumque leves animae calidique vapores e quibus haec rerum consistere summa videtur, omnia nativo ac mortali corpore constant, debet eodem omnia mundi natura putari
 (Tito Lucrezio Caro " De rerum natura " Libro quinto- Il mondo)

«Se la materia della terra, l’acqua, i soffi leggeri dei venti, i vapori brucianti del fuoco, la cui unione costituisce il nostro universo, sono tutti formati da una sostanza soggetta alla nascita e alla morte, bisogna ben pensare che lo stesso valga per l’insieme del mondo» Trad.Olimpio Cescatti da: Lucrezio, La natura, Ed.Garzanti.

Ci sono voluti circa 2.000 anni per dimostrare scientificamente questa antica intuizione filosofica sulla nascita, trasformazione e morte non solo dei singoli mondi, ma di tutto l’Universo. E’ da pochi decenni che si ha piena coscienza che pianeti o stelle non sono altro che l’aggregazione di materia proveniente dalla distruzione di altri corpi celesti, inclusi brandelli di rocce contenenti resti organici, riferibili a organismi molto semplici tipo batteri, identici a forme che si riscontrano sulla Terra.

Il processo di aggregazione della nube cosmica ha comportato un innalzamento della temperatura di diverse centinaia di gradi e di conseguenza è facile immaginare che lo stato della materia di allora non poteva essere così come oggi lo osserviamo, specie negli strati più superficiali del globo e dell’atmosfera.

Fin dall’inizio erano presenti tutti gli elementi che oggi possiamo riscontrare sulla Terra, sia allo stato libero che sotto forma di sostanze composte.

Per molti di essi l’elevate temperature della Terra erano superiori ai rispettivi punti di fusione o di ebollizione per cui tali componenti erano allo stato liquido o gassoso. Di conseguenza la composizione dell’atmosfera primordiale della Terra era molto più complessa rispetto a oggi, in quanto ai componenti gassosi attuali andavano ad aggiungersi tutta una serie di elementi, allo stato libero o sotto forma di derivati del carbonio, azoto, zolfo, cloro, etc., miscuglio paragonabile a quello che possiamo riscontrare in prossimità di emissioni vulcaniche, ma con incidenze molto più elevate. Con il progredire del raffreddamento molti di questi elementi primordiali si sono separati dalla massa gassosa per disciogliersi nelle acque delle prime precipitazioni o se insolubili per fissarsi al suolo.

Senza dubbio l’atmosfera ha subito il cambiamento più spettacolare quando la temperatura è scesa sotto i 100°, permettendo così la condensazione di enormi masse di vapore acqueo tali da originare i primi mari e oceani, le cui acque si sono arricchite di sali provenienti dal dilavamento della prima crosta terrestre.

Aveva così inizio un ciclo fondamentale per la vita sulla Terra: evaporazione delle acque – formazioni di nubi – precipitazioni delle piogge e di nuovo evaporazione.

Con il trascorre del tempo l’atmosfera primordiale andava sempre più depurandosi di quei componenti che sarebbero stati nocivi alla vita, così come noi la concepiamo, per avvicinarsi alla composizione dell’atmosfera attuale.

Ma l’aria di quell’epoca non era affatto respirabile per la totale mancanza dell'OSSIGENO.

Infatti ci vorranno centinaia di milioni di anni prima di rintracciare molecole di ossigeno, così come noi le respiriamo, e nella proporzione rispetto agli altri gas indicata nella tabella dei componenti gassosi attuali.

Infatti se l’ossigeno fosse stato presente allo stato libero fin dai primi anni della vita della Terra, dato il suo alto potere di ossidazione avrebbe immediatamente reagito con tutta una serie di elementi come idrogeno, carbonio, azoto, zolfo, metano, ammoniaca, etc., facilitato dalle alte temperature.

Ma se l’ossigeno allo stato libero non era presente nell’atmosfera primordiale, dove ha avuto origine e come può essersi accumulato in quantità così elevate nell’atmosfera attuale (21%) ?

Tante teorie sono state invocate per spiegare l’attuale presenza di ossigeno libero nell’atmosfera, ricorrendo a processi chimico-fisici connessi con la formazione dei pianeti, ma solo da pochi decenni con il progredire delle conoscenze sulla cosmogenesi dell’Universo, si è arrivati a determinare che l’ossigeno libero è " nato " da un processo organico primordiale perpetuatosi negli oceani per centinaia di milioni di anni.

Come si è detto con l’abbassamento della temperatura verificatosi verso 3,4 miliardi di anni fa, cioè dopo un miliardo di anni di vita della Terra, con la condensazione di enormi masse di vapore acqueo e con la formazione dei primi oceani, si è realizzata la prima condizione indispensabile per creare un ambiente favorevole alla vita.

In altra sede vedremo in dettaglio come sia stato possibile sulla terra o su altri pianeti dell’universo innestarsi un meccanismo, che partendo dalla presenza di elementi semplici come azoto, carbonio, idrogeno e acqua, possa attraverso reazioni relativamente complesse aver dato origine a molecole organiche a es. come gli amminoacidi, che sono alla base delle cellule degli organismi viventi. Non sappiamo dire ancora dove, come e quando ha avuto inizio la vita di organismi capaci di nascere, nutrirsi, riprodursi e morire. Il fatto che si siano ritrovati resti di microrganismi unicellulari in meteoriti sposta il problema al di fuori del nostro pianeta o forse più probabilmente la soluzione del problema è un evento che si è riprodotto più volte nel tempo e nello spazio in tutto l’Universo, ogni qualvolta si sono verificate analoghe condizioni ambientali.

In questa sede ci interessa saper che la scienza ha appurato che le forme di vita primitive sono state dei microrganismi tipo batteri, in particolare alghe unicellulari, la cui crescita è legata a un processo di fotosintesi tale da scindere la molecola dell’acqua in Idrogeno e Ossigeno, per utilizzare il primo nella costruzione di cellule organiche e liberare il secondo allo stato libero nelle acque.

Una volta saturate le acque dei mari e degli oceani l’Ossigeno si è espanso nell’atmosfera fino a raggiungere il 21% riscontrabile attualmente nell’aria. Il tempo per questo processo di "ossigenazione" è stato lentissimo e ha richiesto circa tre miliardi di anni, durante i quali i microrganismi originali hanno subito mutazioni per cui alle prime alghe unicellulari si sono associate alghe pluricellulari e, forse l’evento più decisivo per le conseguenze che si avranno nelle epoche successive, due miliardi di anni fa’ compaiono le prime cellule con nucleo.

Non si pensi che la composizione dell’atmosfera sia stata uniforme e costante attraverso le varie epoche geologiche. Tanti sono i fattori che hanno agito e tuttora agiscono su di essa, come la presenza di particelle solide di diversa natura (prevalentemente di origine vulcanica) o particelle cosmiche, le variazioni della temperatura media della durata di milioni di anni legate a variazioni anche cosmiche tipo migrazioni dei Poli, le variazioni dell’incidenza di anidride carbonica o altri gas tipo ozono, dalle cause non sempre individuabili, sicuramente non legate all’inquinamento delle attività dell’uomo, ma al continuo divenire della natura. Di tutto ciò si ritrovano testimonianze nei sedimenti fin dalle epoche più remote.

Nel prossimo numero di Elicriso vedremo cosa accadeva della crosta terrestre attraverso i primi miliardi di anni, mentre andava evolvendosi con enorme lentezza l’atmosfera terrestre.

Dott. Pio Petrocchi

Trovapiante