Storia della Terra – Parte II

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La nostra storia della Terra prosegue con l’arrivo della fotosintesi, il miliardo noioso, modello di Terra a Palla di Neve fino all’arrivo di un’atmosfera potenzialmente respirabile anche da un essere umano …

Pianeta roccioso

è un particolare tipo di pianeta così come definito dalla UAI nel 2006 con delle caratteristiche ulteriori relative alla sua composizione chimica e materiale, in particolare la presenza dei seguenti sei elementi (o composizioni di essi):
Ossigeno, Silicio, Alluminio, Ferro, Calcio e Magnesio

Archeano (età della Terra: 600 milioni) I primi organismi monocellulari (procarioti) sono già attivi nell’oscurità delle acque e dove ancora non arriva la luce. La temperatura della Terra è simile a quella attuale e diminuisce la concentrazione di metano. A mano a mano che gli organismi prolificano, la vita si sposta sempre più in superficie e cambia il processo biochimico di base: i procarioti iniziano a sfruttare la luce del Sole che traspare dall’acqua per iniziare la fotosintesi ossigenica. La fotosintesi ossigenica è più efficiente di quella anossigenica (quindi rappresenta un vantaggio evolutivo) e si basa sulla seguente reazione:

                                                                      6CO2 + 6H2O + ν –> C6H12O6 + 6O2                   

Tra i prodotti di scarto della fotosintesi prodotta dai cianobatteri c’è l’ossigeno che inizia ad accumularsi in atmosfera, ed anche la creazione di sedimenti calcarei laminati chiamati stromatoliti.

Campione di roccia proveniente dalla Isua Greenstone Belt in Groenlandia del periodo Archeano (3,8 miliardi di anni fa)

Archeano (età della Terra: 1 miliardo) L’ossigeno è un elemento altamente reattivo in grado di ossidare (ovvero in grado di acquistare elettroni), quindi l’ossigeno liberato come scarto dai cianobatteri procarioti non rimane in atmosfera, ma partecipa alle reazioni di ossido-riduzione. L’ossigeno inizia ad ossidare tutto ciò che incontra sulla terraferma dando inizio al processo di creazione di strati di roccia sedimentaria con diverso grado di ossidazione chiamata BIF (Band Iron Formation).

Queste bande cambiano ancora una volta il colore della Terra di un colore rosso. Con il passare delle epoche e dei movimenti delle placche tettoniche le BIF si sono spostate ed ora si trovano principalmente sui fondali degli oceani.

Archeano (età della Terra: 1,5 miliardi) La produzione di ossigeno non si ferma e non avendo più a disposizione rocce esposte da ossidare, si accumula in atmosfera cambiandone per sempre la sua caratteristica. Gli scienziati chiamano questo processo GEO (Grande Evento Ossidativo) oppure Catastrofe dell’Ossigeno. Il Sole aumenta la sua capacità radiante e raggiunge circa 85% di quella attuale.

Proterozoico (età della Terra: 2 miliardi) La vita sulla Terra evolve: con il tempo gli organismi procarioti (organismi unicellulari) lasciano spazio ai primi eucarioti (organismi multicellulari).Per meccanismi ancora non del tutto noti, probabilmente per endosimbiosi, i procarioti vengono inglobati e fagocitati da altri procarioti: il nuovo essere vivente (eucariota) rappresenta l’embrione di un organismo multicellulare composto da un mitocondrio ed una membrana esterna. Al tempo stesso i cianobatteri che ancora basano la loro esistenza consumando CO2 rischiano di estinguersi, quelli che vogliono sopravvivere devono trovare una nicchia ecologica entro la quale continuare a esistere.

Proterozoico (età della Terra: 2,5 miliardi) La vita è apparentemente tranquilla: per un altro miliardo di anni non ci saranno grossi cambiamenti al nostro pianeta. In realtà la Natura lavora incessantemente: in questo periodo di apparente calma (noto come miliardo noioso) la Natura lascia che l’evoluzione darwiniana faccia il suo corso, anche con tentativi fallimentari. E anche il periodo della rivoluzione minerale, ove si formano nuove tipi di rocce.

Proterozoico (età della Terra: 3,5 miliardi) La Terra si trova nel Neo Proterozoico ma un nuovo evento di portata planetaria sta per abbattersi su di essa. Lentamente la temperatura superficiale si abbassa e i ghiacciai aumentano di estensione: lo strato di ghiaccio superficiale causa un aumento di albedo del pianeta ed aumenta così la quantità di radiazione dispersa, ed il pianeta si raffredda ancora di più. Come in un meccanismo di feedback positivo l’abbassamento di temperatura favorisce l’ulteriore estensione dei ghiacciai fino a che essi non ricoprono l’intera superficie terrestre: la terra diventa un pianeta ghiacciato come una palla di neve (modello a Snow Ball) e si colora di bianco.  Probabilmente la frantumazione di Rodinia ha esposto una maggiore quantità di basalto all’azione degli effetti atmosferici (oramai ricca di ossigeno), che avrebbe favorito l’intrappolamento per reazione chimica di CO2. La CO2 costituisce un potente gas serra (il secondo, dopo il vapore acqueo) e la sua diminuzione in atmosfera ha innescato il meccanismo di abbassamento delle temperature e estensione dei ghiacciai a cascata. Alcuni geologi non sono d’accordo sul modello Snow Ball, ma sostengono che la Terra non fosse completamente ricoperta di ghiaccio, ma esistesse una fascia equatoriale non ghiacciata di acqua mista neve ove la luce solare poteva ancora filtrare  sott’acqua e rendere ancora possibile il processo di fotosintesi (modello Slush Ball). Sulla superficie la vita sparì ma non nei fondali oceanici, presso i camini ove attendere migliori condizioni.

Col passare del tempo, i vulcani e l’attività geotermica tornarono a immettere in atmosfera CO2, i ghiacciai iniziarono a sciogliersi e la Terra uscì dall’inverno bianco. Lo scioglimento dei ghiacciai ha lasciato tracce geologiche attraverso i tilliti, un tipo di rocce molto dure deposte e lavorate dai ghiacciai in ritirata. Il livello di ossigeno in atmosfera aumenta ancora, (secondo evento ossidativo) e si accumula una grossa quantità di fosforo e manganese lungo le coste dovuto alla putrefazione dei batteri. L’ossigeno in atmosfera reagisce con i raggi solari dello spettro UV, e si forma la fascia l’ozono (O3) fra i 35 e 40 Km di altezza.  Alla fine del Proterozoico l’atmosfera è potenzialmente “respirabile” per un ipotetico essere umano; la Terra è protetta dalle radiazioni UV e microorganismi multicellulari si trovano su tutto il globo.

(continua)

Bibliografia


Comment ( 1 )

  1. Storia della Terra – Parte I – Articoli di astronomia
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