Questa illustrazione artistica mostra come la Terra primordiale poteva apparire durante gli impatti con asteroidi. Sul lato notturno si può vedere la lava incandescente. Attorno al pianeta è anche presente un’atmosfera nebbiosa giallastra. Crediti: Simone Marchi (SwRI)
Il nostro Sole non è sempre stato così caldo. In un lontanissimo passato, circa 4 miliardi di anni fa, la stella al centro del Sistema solare irradiava molto meno calore rispetto all’epoca attuale. E proprio nel primo miliardo di anni della storia del Sole, la Terra primordiale è stata letteralmente bombardata da bolidi vaganti (perlopiù asteroidi) i cui impatti con il nostro pianeta avrebbero portato alla nascita della vita. Il mistero, però, sta proprio in quello che gli esperti chiamano il paradosso del Sole giovane debole: come altre sue “sorelle”, il Sole avrebbe aumentato la propria intensità luminosa in maniera molto graduale nel tempo, implicando – però – che fino a circa due miliardi di anni fa l’acqua terrestre dovesse essere tutta ghiacciata. Così non è stato, tanto che sulla Terra sono state trovate numerose rocce sedimentarie che richiedono necessariamente acqua allo stato liquido per la loro formazione. Come è possibile che l’acqua fosse allo stato liquido? La risposta sarebbe nell’effetto serra primordiale creato proprio da questi impatti, stando alle conclusioni di uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Earth and Planetary Science Letters.
«Il Sole, agli albori del Sistema solare circa 4.5 miliardi di anni fa, era molto più
debole del Sole odierno. Si calcola che fosse circa il 30% più debole nelle lunghezze
d’onda del visibile, che sono in gran parte responsabili della temperatura superficiale. Questo ridotto apporto energetico sarebbe risultato in temperature glaciali, anche all’equatore (assumendo una composizione atmosferica simile a quella attuale). Tuttavia i dati geologici e geochimici a disposizione indicano che sulla Terra primordiale fosse presente acqua allo stato liquido, e non ghiacciata», ha spiegato a Media INAF Simone Marchi, primo autore dell’articolo e ricercatore presso il Southwest Research Institute negli Stati Uniti.
I risultati di questa ricerca potrebbero essere la chiave per capire come la vita è sbocciata sulla Terra, nonostante il giovane ma debole Sole che allora ci forniva valore e il caos causato dalle frequenti collisioni con altri oggetti celesti. «Le stelle di tipo solare evolvono in modo simile, quindi nella loro infanzia potrebbero non avere energia sufficiente per riscaldare pianeti con una composizione simile alla Terra, e con la stessa distanza dalla stella», ha chiarito Marchi che con il suo team ha sviluppato un modello particolare che spiegherebbe perché l’acqua a quel tempo non fosse ghiacciata.
«Abbiamo trovato un meccanismo che produce CO2 (un gas che per effetto serra produce riscaldamento atmosferico) in quantità tali da far risalire la temperatura superficiale al di sopra dello scioglimento dei ghiacci, e quindi tale da spiegare la presenza di acqua liquida», ha spiegato ancora il ricercatore italiano trapiantato però in Texas. «Il nostro modello prevede che gli impatti con asteroidi primordiali è stato così intenso da produrre una grande quantità di CO2. Il processo con cui gli impatti generano CO2 è il seguente: si ha una collisione che produce roccia fusa. Questa roccia fusa forma dei veri e propri laghi di lava (ciò è vero per impattori molto grandi). La lava, proprio come quella prodotta dai vulcani, tende a rilasciare numerosi gas, tra cui CO2. Si stima che un impattore di 100 chilometri in diametro, avrebbe potuto formare un lago di lava dello spessore di alcuni km, e un diametro di 1000-2000 chilometri».
Gli scienziati dello SWRI hanno creato un nuovo modello di degassamento sulla Terra primordiale generato da impatto con gli asteroidi. Un grande impatto crea un’atmosfera transitoria ad alta temperatura; dopo un migliaio di anni l’atmosfera si condensa, mentre il materiale fuso generato dall’impatto si diffonde su tutta la superficie. Il modello mostra come pozze di lava potrebbero aver rilasciato gas e creato un effetto serra che ha riscaldato il pianeta e quindi permesso all’acqua di rimanere allo stato liquido. Crediti: Simone Marchi (SwRI), Benjamin Black (City College of New York)
Marchi ha aggiunto che «Il bombardamento primordiale ha prodotto grandi quantità di anidride carbonica, che ha causato un aumento della temperatura superficiale, a dispetto della ridotta quantità di energia proveniente dal Sole». Insomma, ecco come è nato l’effetto serra sulla Terra.
Per saperne di più:
Leggi lo studio pubblicato su Earth and Planetary Science Letters: “Massive impact-induced release of carbon and sulfur gases in the early Earth’s atmosphere”, di S. Marchi, B.A. Black, L.T. Elkins-Tanton e W.F. Bottke