SULLA TERRA PRIMORDIALE

Come ti spazzo via l’atmosfera

Un prolungato bombardamento di corpi celesti di piccola taglia, avvenuto circa 4,5 miliardi di anni fa, avrebbe causato la perdita dell'atmosfera terrestre. Queste le conclusioni di un lavoro pubblicato sulla rivista Icarus. Il commento di Diego Turrini (INAF)

Una ricostruzione artistica dell'epoca, circa 4,5 miliardi di anni fa, in cui la Terra subì un intenso bombardamento di asteroidi e comete. Crediti: Dana Berry, University of Colorado/NASA, Lunar Science Institute, SWRI

Una ricostruzione artistica dell’epoca, circa 4,5 miliardi di anni fa, in cui la Terra subì un intenso bombardamento di asteroidi e comete. Crediti: Dana Berry, University of Colorado/NASA, Lunar Science Institute, SWRI

E’ il nostro involucro naturale che ha permesso la formazione e l’evoluzione della vita e che continua a proteggerci da molti rischi provenienti dallo spazio. La nostra atmosfera è una fantastica ‘invenzione’ da cui dipendiamo indissolubilmente. Ma anche il suo passato, come quello del nostro pianeta, è stato alquanto turbolento: i ricercatori sono convinti che per ben due volte nella storia della Terra, l’atmosfera sia stata completamente rimossa e ricostituita.

Le cause di questi profondi rivolgimenti sono stati a lungo dibattuti. Di certo tra gli indiziati principali ci sono gli impatti primordiali di corpi celesti, che avrebbero destabilizzato a tal punto la giovane Terra da strapparle via i suoi strati gassosi  primordiali. Di questo scenario sono convinti anche Hilke Schlichting, Re’em Sari e Almog Yalinewich, ricercatori rispettivamente del MIT (Massachusetts Institute of Technology, Stati Uniti), Hebrew University (Israele) e Caltech (California Institute of Technology, Stati Uniti): hanno infatti pubblicato sulla rivista Icarus un corposo studio sui processi che hanno portato alla perdita dell’atmosfera primordiale terrestre.

I risultati mettono in evidenza un punto essenziale: confermando la ‘responsabilità’ degli impatti con altri corpi celesti, i ricercatori propendono per uno scenario dove decine di migliaia di scontri con piccoli asteroidi abbiano lentamente ma inesorabilmente espulso via dal nostro pianeta piccole porzioni di atmosfera, fino alla sua completa cancellazione.

Il gruppo ha esaminato quale frazione di atmosfera sarebbe stata erosa sia da un singolo scontro con un corpo delle dimensioni di Marte, sia da impattori del diametro di 25 chilometri o meno. Le analisi delle simulazioni indicano che, nel primo caso, si sarebbe generata un’onda d’urto sulla Terra in grado di provocare, tra i vari effetti, la perdita di una frazione significativa – se non tutta – della sua atmosfera. Ma l’urto sarebbe stato così violento da provocare la completa fusione di tutto il pianeta, nucleo incluso, e avrebbe causato una perdita di elementi volatili non compatibile con le abbondanze di 3He misurate nelle rocce del mantello terrestre. Gli autori  sono quindi poco favorevoli a considerare questa possibilità. La seconda ipotesi è invece quella caldeggiata: impatti meno ‘invasivi’ con corpi celesti più piccoli avrebbero comunque avuto l’energia necessaria per strappare via piccole porzioni di atmosfera.  Per completare l’opera, ovvero rimuovere completamente tutto il guscio di gas, ci sarebbero voluti decine di migliaia di questi eventi. Uno scenario assolutamente compatibile con ciò che sarebbe avvenuto circa 4,5 miliardi di anni fa, in un’epoca in cui nel Sistema solare scorrazzavano centinaia di migliaia di frammenti rocciosi e gli scontri tra i vari corpi celesti in formazione erano frequentissimi.

Ammesso dunque che così siano andate le cose, come ha fatto allora a ricostituirsi l’atmosfera terrestre? Il team ha una risposta anche a questo interrogativo, ed è legata agli impatti stessi impatti in taglia ‘small’ che avrebbero fatto piazza pulita di quella primordiale. «Quando si verifica un impatto, l’energia rilasciata dissolve in parte o completamente il ‘proiettile’, così gli elementi  volatili contenuti in esso possono disperdersi nell’atmosfera” dice Schlichting. “In questo modo questi eventi possono sì svuotare l’atmosfera, ma anche reintegrarne una parte».

«Quello dell’evoluzione dell’atmosfera primordiale della Terra è un problema fondamentale dal punto di vista dell’astrobiologia, dato che la Terra è il metro su cui misuriamo i pianeti extrasolari per “comprendere” se siano abitabili o meno» commenta Diego Turrini, planetologo dell’INAF-IAPS di Roma. «Come spiegano gli autori dello studio, a oggi sappiamo che la Terra dovrebbe aver perso la sua atmosfera almeno due volte nel corso del suo primo miliardo di anni di vita. L’esatta evoluzione atmosferica del nostro pianeta, però, è ancora avvolta nel mistero. Uno degli aspetti più affascinanti di questo lavoro è il fatto che l’erosione e il riformarsi dell’atmosfera primordiale terrestre siano legati a processi comuni a tutti i modelli e scenari di formazione planetaria, sia che riguardino il Sistema solare che gli esopianeti. I risultati di questo studio, quindi, non ci aiutano solo a capire meglio quando e come la nostra Terra sia diventata “abitabile”, ma gettano anche nuova luce su quanto diffuse possano essere le atmosfere abitabili nella nostra galassia».

Per saperne di più:

  • l’articolo Atmospheric mass loss during planet formation: The importance of planetesimal impacts di Hilke Schlichting, Re’em Sari e Almog Yalinewich pubblicato sulla rivista Icarus