\u00abL’acqua \u00e8 vita\u00bb non \u00e8 solo un modo di dire: senza acqua liquida, sulla Terra non esisterebbe nessuna delle forme di vita che conosciamo. Ma il suo ruolo non si ferma alla biologia. L’acqua \u00e8 anche il lubrificante invisibile che permette al mantello terrestre \u2014 lo spesso strato di roccia semi-solida compreso tra la crosta e il nucleo \u2014 di muoversi, sia pur lentissimamente. Idratando le rocce profonde, l’acqua le rende pi\u00f9 \u00abscorrevoli\u00bb, permettendo agli strati di scivolare l’uno sull’altro. Questo movimento alimenta il ciclo tettonico, il meccanismo che nel corso di centinaia di milioni di anni contribuisce a regolare il movimento delle zolle terrestri, a riciclare rocce e gas attraverso il mantello e, non ultimo, il clima del pianeta. \u00abL’acqua liquida \u00e8 l’ingrediente chiave dell’abitabilit\u00e0 della Terra\u00bb, scrive il geoscienziato Alfred Wilson, dell’Universit\u00e0 di Leeds, in un commento pubblicato su Nature Geoscience che accompagna un nuovo studio dedicato proprio alle riserve d’acqua nascoste nelle profondit\u00e0 del pianeta.<\/p>\n\n\n\n
Da dove viene e dov’\u00e8 finita l’acqua?<\/p>\n\n\n\n
Se da un lato gi\u00e0 si sapeva della presenza di acqua nelle profondit\u00e0 della Terra dall’altro rimanevano aperte due domande… \u00abDa dove arriva l’acqua imprigionata nel mantello?\u00bb Gli scienziati hanno due ipotesi principali. La prima \u00e8 che siano stati gli asteroidi, nei primi convulsi milioni di anni di vita del Sistema Solare, a portare l’acqua sulla Terra, la quale sarebbe rimasta intrappolata nel pianeta fin dalla sua formazione. La seconda ipotesi \u00e8 che l’acqua sia arrivata pi\u00f9 tardi, andando a idratare un mantello che in origine era completamente o quasi arido. La seconda domanda \u00e8: \u00abDove si nasconde quest’acqua all’interno di un mantello che si estende per migliaia di chilometri sotto i nostri piedi?\u00bb. Il nuovo studio prova a colmare quest’ultima lacuna, indicando come luogo pi\u00f9 probabile la zona di confine tra il mantello e il nucleo esterno liquido della Terra \u2014 una regione che si trova a quasi 2.900 chilometri di profondit\u00e0. \u00c8 proprio in questa fascia che le indagini sismiche hanno individuato da tempo strane anomalie chiamate \u00abzone a velocit\u00e0 ultrabassa\u00bb: porzioni di mantello in cui le onde sismiche rallentano in modo anomalo, un indizio che l\u00ec la composizione della roccia \u00e8 diversa dal resto del mantello.<\/p>\n\n\n\n
Il mantello inferiore: un ambiente ostile all’acqua<\/p>\n\n\n\n
Per orientarsi, \u00e8 utile sapere che il mantello inferiore della Terra si estende all’incirca tra i 660 e i 2.900 chilometri di profondit\u00e0. \u00c8 dominato da due minerali, la bridgmanite e il ferropericlasio, entrambi considerati sostanzialmente \u00absecchi\u00bb, cio\u00e8 incapaci di trattenere quantit\u00e0 significative di acqua nella loro struttura cristallina. Altri minerali potenzialmente idrati esistono, ma per restare stabili a quelle pressioni e temperature richiedono composizioni chimiche molto particolari, oppure semplicemente si decompongono con il calore estremo che regna nel mantello pi\u00f9 profondo, quasi identico a quello della superficie del Sole. Di fronte a questo apparente vicolo cieco, il gruppo di ricerca ha deciso di cercare altrove.<\/p>\n\n\n\n
Diamanti, laser e una scoperta inattesa<\/p>\n\n\n\n
Per simulare le condizioni estreme del mantello profondo \u2014 pressioni di centinaia di migliaia di atmosfere e temperature di migliaia di gradi \u2014 i ricercatori hanno utilizzato celle a incudine di diamante riscaldate a laser. Si tratta di strumenti che schiacciano campioni grandi appena una frazione di millimetro tra due punte di diamante distanti tra loro quanto lo spessore di un foglio di carta, mentre potenti fasci laser li colpiscono per riprodurre il calore delle profondit\u00e0 terrestri. In queste condizioni estreme \u00e8 emersa una sorpresa: due composti mai osservati prima, entrambi ossidrossidi di ferro \u2014 cio\u00e8 minerali che combinano ferro, ossigeno e idrogeno \u2014 capaci di intrappolare quantit\u00e0 elevate di acqua. Va precisato che si tratta, per ora, di una dimostrazione di possibilit\u00e0, non di certezza, anche se spiegano in modo incredibilmente preciso dove pu\u00f2 essere intrappolata l’acqua: gli esperimenti provano che queste fasi minerali possono formarsi ed essere stabili nelle condizioni del mantello profondo, ma non dimostrano in modo diretto che siano davvero presenti all’interno della Terra in questo momento. \u00abL’identificazione di questi ossidrossidi di ferro \u00e8 importante perch\u00e9 sono fasi dense e apparentemente stabili, capaci di catturare e trattenere acqua in un’ampia gamma di condizioni del mantello inferiore\u00bb, scrive Wilson nel suo commento. Un dettaglio significativo \u00e8 che questi minerali si formano anche quando l’acqua a disposizione \u00e8 pochissima. In alcuni esperimenti il materiale di partenza conteneva meno dello 0,1% di acqua, eppure questa quantit\u00e0 minima \u00e8 bastata a stabilizzare le nuove fasi cristalline. \u00c8 un punto cruciale, perch\u00e9 le profondit\u00e0 della Terra non vanno immaginate come un oceano sotterraneo: qualunque riserva d’acqua l\u00ec presente deve necessariamente essere \u00abintrappolata\u00bb dentro reticoli minerali, spesso in ambienti dove l’acqua allo stato libero \u00e8 praticamente inesistente.<\/p>\n\n\n\n
Un ascensore verso il nucleo<\/p>\n\n\n\n
C’\u00e8 un altro elemento che rende interessante questa scoperta: entrambi i minerali sono stabili nelle condizioni estreme del mantello inferiore e risultano decisamente pi\u00f9 densi delle rocce circostanti. Questo significa che, quando l’antico \u00aboceano di magma basale\u00bb \u2014 l’immenso mare di roccia fusa che ricopriva la Terra nelle sue primissime fasi di vita, miliardi di anni fa \u2014 si \u00e8 progressivamente raffreddato e solidificato, questi minerali ricchi d’acqua potrebbero essersi formati per primi e poi essere sprofondati, per pura densit\u00e0, fino al confine tra mantello e nucleo, dove si troverebbero tuttora. Ma quest’acqua imprigionata non \u00e8 detto che resti tale per sempre. Il mantello terrestre, pur essendo solido, si muove in tempi geologici attraverso un fenomeno chiamato convezione: enormi porzioni di roccia risalgono lentamente verso la superficie e altre sprofondano, in un ciclo che dura centinaia di milioni di anni. Quando il materiale ricco d’acqua viene trascinato verso l’alto da questi movimenti, la pressione diminuisce progressivamente e a un certo punto i minerali potrebbero diventare instabili, liberando l’acqua che custodivano e trasferendola ad altre fasi minerali del mantello. Da l\u00ec, parte di quest’acqua potrebbe risalire fino alla superficie attraverso i pennacchi del mantello \u2014 colonne di roccia calda che salgono dal profondo, all’origine di fenomeni vulcanici come quelli delle Hawaii \u2014 e attraverso l’attivit\u00e0 vulcanica in generale. Vale la pena ricordare, a proposito delle difficolt\u00e0 di questo tipo di ricerca, che l’uomo non ha mai potuto scavare davvero in profondit\u00e0 per verificare di persona cosa si nasconda nel sottosuolo: il foro pi\u00f9 profondo mai realizzato, il celebre pozzo superprofondo di Kola in Russia, ha raggiunto poco pi\u00f9 di 12 chilometri, una frazione infinitesimale rispetto ai quasi 2.900 chilometri di spessore del mantello. Per questo, ricreare in laboratorio le condizioni fisiche del profondo sottosuolo resta l’unico modo per capire cosa pu\u00f2 davvero esistere l\u00e0 sotto.<\/p>\n\n\n\n
Le domande ancora aperte<\/p>\n\n\n\n
Nonostante l’entusiasmo, restano molti punti interrogativi, e lo stesso Wilson definisce il quadro attuale \u00abincompleto\u00bb. Non \u00e8 ancora chiaro con esattezza quanta acqua questi minerali possano effettivamente contenere, n\u00e9 cosa accada davvero quando raggiungono il confine tra nucleo e mantello. Resta inoltre da capire con quale velocit\u00e0 e facilit\u00e0 l’acqua imprigionata in queste profondit\u00e0 possa eventualmente risalire fino alla superficie. Ci\u00f2 che questa ricerca suggerisce, per\u00f2, \u00e8 un’idea affascinante: il ciclo dell’acqua terrestre \u2014 quello che a scuola si studia come pioggia, fiumi, mari ed evaporazione \u2014 potrebbe non fermarsi alla crosta, ma estendersi molto pi\u00f9 in profondit\u00e0 di quanto si pensasse, fino ai confini del nucleo del pianeta.<\/p>\n\n\n\n
Luigi Bignami<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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