Nella sua infanzia, la Terra potrebbe aver ingoiato un pianeta simile a Mercurio, ma molto più grande. Questo primo pasto potrebbe spiegare il trucco sconcertante degli strati terrestri e potrebbe spiegare il campo magnetico che rende possibile la vita qui.
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- Il campo magnetico terrestre ha almeno quattro miliardi di anni
- La pioggia di metallo potrebbe spiegare perché la Terra è fatta di cose diverse dalla Luna
"Pensiamo di poter colpire questi due uccelli con una fava", afferma Bernard Wood, un geochimico dell'Università di Oxford che ha riportato l'idea questa settimana sulla rivista Nature.
Se sembra incredibile che nel 2015 non sappiamo ancora come si sia formato il nostro mondo, considera quanto sia difficile sbirciare al suo interno. I trapani più lunghi e duri mai realizzati non possono annoiarsi oltre la sottile crosta esterna della Terra. I canali naturali di roccia calda portano utili materiali in superficie dallo strato di mantello più profondo per farci studiare, ma anche queste colonne, lunghe centinaia di miglia, sembrano poco profonde quando pensiamo al centro del pianeta più di 3.700 miglia sotto di noi. Mettere insieme la storia della Terra è quindi un po 'come provare a indovinare come è stata cotta una torta assaggiando la glassa e forse alcune briciole vaganti. C'è ancora molto spazio per nuove prove e nuove idee.
"È un momento entusiasmante per essere sul campo", afferma il geochimico Richard Carlson del Carnegie Institution di Washington. "Molte cose stanno venendo fuori dagli studi sulla Terra profonda che non capiamo molto bene."
La visione tradizionale di come la Terra si è riunita inizia con il raggruppamento di detriti spaziali. Rocce che ricordano le meteore pietrose che ancora piovono su di noi oggi si sono unite in pezzi sempre più grandi. Spremuto, schiacciato e riscaldato, un mucchio di macerie in crescita alla fine si sciolse e poi si raffreddò, formando strati lentamente per miliardi di anni. Le briciole geologiche studiate negli anni '80 hanno contribuito a corroborare questa storia. Con l'eccezione di alcuni metalli come il ferro, la maggior parte dei quali si pensa che sia affondata nel nocciolo della Terra, le rocce terrestri sembravano fatte praticamente delle stesse cose dei condriti, un particolare gruppo di meteore pietrose.
Quindi circa un decennio fa, Carlson ha trovato spazio per i dubbi, dopo aver confrontato le rocce terrestri e le rocce spaziali usando strumenti migliori. Il suo team ha studiato due elementi rari con nomi insoliti e personalità magnetiche: il neodimio, un ingrediente nei magneti utilizzati nelle auto ibride e nelle grandi turbine eoliche e il samario, comune nei magneti per cuffie. I ricercatori hanno scoperto che i campioni terrestri contenevano meno neodimio rispetto al samario rispetto ai condriti.
Questa piccola discrepanza di solo qualche percento era ancora difficile da spiegare. Forse, ipotizzava Carlson, una Terra di raffreddamento formava strati molto più velocemente di quanto si pensasse in precedenza, in decine di milioni di anni anziché miliardi. Uno strato superiore che si formava rapidamente sarebbe impoverito nel neodimio, bilanciato da uno strato inferiore che nascondeva l'elemento mancante in profondità nel mantello. Tuttavia, non è stata trovata alcuna prova di questo serbatoio segreto. La sua tendenza a rimanere ostinatamente bloccata in profondità è difficile da spiegare, dato che il mantello si agita come zuppa bollente, portando spesso i suoi ingredienti in superficie mentre crea vulcani. E se la luna fosse nata quando un corpo planetario si schiantò sulla Terra, come si pensa comunemente, lo scioglimento causato da quell'impatto avrebbe dovuto rimescolare il serbatoio nel mantello.
Invece di cercare di spiegare il neodimio nascosto, un secondo gruppo di scienziati ha trovato un modo per sbarazzarsene. Immaginavano una crosta arricchita in neodimio che cresceva sulle rocce condritiche da cui era fatta la Terra. Le collisioni tra questi oggetti avrebbero potuto raschiare via gran parte di questo strato esterno, rendendo il neodimio più raro.
Ma ci sono problemi anche con questa visione. Non sono mai stati trovati meteoriti con composizioni simili ai detriti erosi. Inoltre, quella pelle abbandonata avrebbe portato con sé gran parte del calore della Terra. Anche l'uranio, il torio e altri materiali radioattivi, che sappiamo essere responsabili del calore del nostro pianeta, sarebbero finiti nello strato rimosso.
"Circa il 40 percento degli elementi che producono calore della Terra andrebbero persi nello spazio", afferma Ian Campbell, geochimico della Australian National University.
Sperando di aggrapparsi a questi elementi critici, Wood ha deciso di modificare la chimica della Terra nella sua giovinezza. Prese ispirazione da uno dei pianeti più strani nel nostro sistema solare: Mercurio. Dal punto di vista chimico, il pianeta più vicino al sole è un luogo infernale carico di zolfo reale, noto alla scienza moderna come zolfo. Come si formerebbero gli strati in una giovane Terra se il pianeta assomigliasse più a Mercurio? Per rispondere a questa domanda, Wood ha aggiunto lo zolfo a miscele di elementi volti a simulare la composizione della Terra primitiva. Ha cucinato i finti pianeti a temperature calde come il combustibile a reazione e li ha battuti con un pistone a pressioni circa 15.000 volte rispetto a quelle di una tipica pentola a pressione domestica.
Dosati con abbastanza zolfo, i proto-mondi in miniatura seppellivano il neodimio mentre formavano strati - non nei loro finti mantelli, ma ancora più profondi nei loro nuclei falsi. Il neodimio intrappolato nel nucleo per sempre potrebbe spiegare l'anomalia di Carlson. Questo zolfo extra potrebbe provenire da un oggetto simile a Mercurio che colpì presto la Terra in crescita, forse anche lo stesso oggetto che si pensava avesse formato la luna, suggerisce Wood.
"Avremmo bisogno di un corpo dal 20 al 40 percento delle dimensioni della Terra." È anche possibile che la Terra sia cresciuta all'inizio da un nocciolo fatto di condriti ma da altre macerie spaziali ricche di zolfo. Ad ogni modo, questa trama cosmica avrebbe potuto gettare le basi per l'ascesa della vita sulla Terra. Questo perché lo zolfo avrebbe anche contribuito a attirare l'uranio e il torio nel nucleo. Il calore aggiunto di questi elementi radioattivi potrebbe aiutare a sfornare la parte esterna del nucleo, e si pensa che questo vigoroso movimento del metallo fuso dia origine alle correnti che a loro volta generano il campo magnetico terrestre.
Un'illustrazione (non in scala) del sole e della sua interazione con il campo magnetico terrestre. (NASA Goddard Space Flight Center) Senza magnetismo, le tartarughe marine e i capitani di mare non sarebbero in grado di navigare, o addirittura non esisterebbero. La vita non sarebbe stata possibile sulla superficie del pianeta senza la protezione che il campo fornisce contro le particelle ad alta energia che fuoriescono dal sole.
I colleghi di Wood descrivono la sua teoria come plausibile. Ma come le altre storie di origine che sono state scritte negli ultimi anni sulla Terra, è tutt'altro che definitivo. Per prima cosa, le temperature e le pressioni raggiunte nell'esperimento, per quanto estreme fossero, erano molto inferiori alle condizioni all'interno della proto-Terra. Per un altro, gli studi su come i terremoti viaggiano attraverso l'interno del pianeta hanno posto dei limiti su come può essere la luce il nucleo e scaricare molto zolfo al centro del pianeta potrebbe mettere il nucleo a disagio vicino a quei limiti.
Per rafforzare il suo caso, Wood ha intenzione di sgridare la tavola periodica per altri elementi con misteriose abbondanze che potrebbero essere spiegate aggiungendo zolfo al mix primordiale. Data la storia del campo, ci vorrà molto per convincere gli scettici come Bill McDonough, geochimico all'Università del Maryland. "Ho messo questa idea ben al di sotto della probabilità del 50 percento di avere ragione", afferma .
