Se vuoi capire il nostro pianeta, il modo migliore per farlo è scientificamente: porre domande alla Terra su se stessa. Attraverso il processo di attenta osservazione, misurazione e persino sperimentazione, possiamo apprendere come il pianeta – e tutto ciò che si trova in esso e al suo interno – risponde in un’ampia varietà di condizioni.
Possiamo anche osservare altri pianeti, altri sistemi stellari in vari stadi di formazione ed evoluzione e oggetti nello stesso spazio interstellare, per ricostruire meglio il comportamento del nostro mondo natale.
Dai confini più esterni dell’atmosfera terrestre fino al centro del nostro nucleo, i nostri studi hanno rivelato un’enorme quantità di informazioni sul nostro pianeta. Dalla sottile biosfera, brulicante di vita, andando sia verso lo spazio che verso l’interno, la Terra è piena di fisica, chimica, geologia e biologia da ammirare.
Ma a meno che, come esseri umani, non ci uniamo per intraprendere un’azione collettiva per amministrare responsabilmente il nostro pianeta per le generazioni future, finiremo per creare un futuro pieno di disastri con cui i nostri discendenti dovranno fare i conti.
Ecco perché abbiamo bisogno della Giornata della Terra.
Giornata della Terra: cosa sappiamo del nostro pianeta
Per quanto ne sappiamo, la Terra si è formata proprio come ogni altro pianeta: da una nuvola di gas molecolare in fase di collasso che si è frammentata per formare nuove stelle.
Quando queste nubi di gas interstellari crescono abbastanza grandi, si contraggono gravitazionalmente, irradiando l’energia in eccesso principalmente attraverso elementi pesanti e molecole legate. Se riescono a raffreddarsi con successo, le masse più grandi al loro interno cresceranno gravitazionalmente in modo relativamente rapido, riscaldandosi e formando protostelle.
Intorno a queste proto-stelle ci sono grandi dischi di materiale: principalmente idrogeno e molecole volatili, ma con una piccola ma sostanziale frazione di elementi più pesanti al loro interno. A causa di una combinazione di fattori – pressione, radiazioni, particelle ad alta energia emesse dalla proto-stella, ecc. – gli elementi più leggeri più vicini alla proto-stella vengono espulsi, lasciando lì principalmente gli elementi più densi.
Dopo poche decine di milioni di anni, ci ritroviamo con un sistema di pianeti, insieme a una cintura di asteroidi sulla vecchia “linea di gelo” e una serie di corpi ghiacciati più piccoli in un disco e poi una nuvola oltre il pianeta finale .
Sebbene la distribuzione di massa dei pianeti nel nostro Sistema Solare possa non essere il modo più comune in cui l’Universo organizza i suoi pianeti, non crediamo di essere lontani dall’essere tipici. Piuttosto, nella storia primordiale della Terra sono successe una serie di cose di cui abbiamo indicazioni abbastanza comuni, comprese le seguenti.
- Una grande e precoce collisione con un grande pianeta ha creato una nuvola di detriti – una sinestia – che ha dato origine alla nostra Luna; crediamo che collisioni simili siano avvenute su Marte, creando tre lune (che ora sono scese a due), così come Plutone, creando il suo sistema lunare.
- La superficie del pianeta, inizialmente priva di sostanze volatili (poiché probabilmente furono spazzate via dal Sole appena formatosi), raccolse materiale simile a quello che si trova nel nostro sistema solare esterno, portando acqua e altri elementi di superficie nel nostro mondo, un processo che pensiamo si verifichi per la maggior parte dei pianeti.
- E gli ingredienti grezzi per la vita, così comuni non solo nel nostro mondo ma in tutto il Sistema Solare e la galassia, si trovano ovunque sulla superficie. Non solo elementi pesanti, ma molti dei composti chimici necessari alla vita (amminoacidi, zuccheri, molecole con anelli di carbonio, cianuri, ecc.) si trovano in tutto l’Universo.
Sebbene la vita abbia preso piede con successo sulla Terra da molto tempo – è presente per oltre il 90% della storia del nostro pianeta – crediamo che esista solo in un sottile guscio sopra e appena sotto la superficie terrestre.
La nostra biosfera, sebbene copra la superficie della Terra e si estenda fino al fondo dell’oceano, sotto la superficie e nella crosta, e ben oltre l’atmosfera, rappresenta solo una minuscola frazione dell’intero volume della Terra.
Sotto i nostri piedi, si svolge costantemente un’incredibile serie di processi. Nelle prime fasi della storia del nostro pianeta, quando la Terra si stava formando, gli elementi più leggeri, a bassa densità e più galleggianti furono allontanati dal centro della Terra, mentre gli elementi più pesanti e densi affondarono nel nucleo.
Un’enorme quantità di calore, lasciata dalla formazione dei pianeti nel Sistema Solare e dalla contrazione gravitazionale, è rimasta intrappolata all’interno del nostro pianeta, mentre gli elementi radioattivi presenti in tutta la Terra hanno iniziato a decadere.
Nella storia del nostro pianeta, la contrazione gravitazionale e il decadimento radioattivo contribuiscono ciascuno a circa la metà dell’energia interna del nostro pianeta, mentre l’energia esterna ricevuta arriva prevalentemente dal Sole.
Questa energia interna – che a volte tentiamo di sfruttare come energia geotermica – porta ad alcuni fatti sorprendenti.
Mentre scaviamo nella Terra, anche nelle regioni in cui non ci sono camere magmatiche nelle vicinanze o una storia di attività vulcanica, la temperatura aumenta gradualmente ma rapidamente.
L’aumento di calore che incontriamo è fortemente responsabile della limitazione dei nostri tentativi di perforare la crosta terrestre e il mantello; nonostante il fatto che abbiamo perforato migliaia di metri sotto la superficie, riuscendo a penetrare nel substrato roccioso, non ci siamo avvicinati alla causa del calore.
Se potessimo, tuttavia, vedremmo che le temperature in profondità aumentano molto rapidamente. Ogni poche centinaia di metri, la temperatura aumenta di un pieno grado Celsius. Quando arriveremo da qualche parte tra lo 0,5% e l’1% circa del percorso verso il nucleo terrestre, corrispondente solo a poche dozzine di chilometri, la Terra stessa non sarà più buia.
A una temperatura di circa 500° C, la Terra stessa diventa così calda che inizierà a brillare alla luce visibile, apparendo di un rosso brunastro opaco a causa della radiazione di corpo nero.
Ma questo è solo l’inizio di ciò che accade all’interno della Terra.
Man mano che scendiamo ulteriormente nel mantello terrestre, la temperatura si riscalda rapidamente. A ~ 660° C, alcuni metalli comuni più morbidi, come il piombo, si sciolgono. A ~ 1300° C, anche il ferro e l’acciaio si sciolgono. Ma non tutto ciò che incontriamo, una volta superate queste temperature, diventa liquido.
Un altro fattore è in gioco: sotto la superficie della Terra, la pressione aumenta molto rapidamente. Man mano che la pressione aumenta, è molto più probabile che alcuni materiali si trovino in forma solida, piuttosto che liquida o altro.
Infatti, una volta al di sotto del confine crosta / mantello, dove si trovano frequentemente le camere magmatiche che portano ai vulcani e alle prese d’aria profonde, la Terra non è solo in gran parte solida, ma molto più densa del materiale roccioso che si trova nella crosta. Più andiamo in profondità, più la densità aumenta. Per quanto ne sappiamo, il mantello terrestre costituisce la maggior parte del nostro pianeta – in volume e in massa – e poi passa a uno stato liquido: dove si trova il nucleo esterno.
Questo nucleo esterno liquido è stato scoperto sismicamente: esaminando il modo in cui i terremoti attraversano il nostro pianeta per essere “sentiti” in diversi punti della superficie.
Ogni volta che hai una transizione di fase – da solido a liquido o da liquido a solido, ad esempio – osserverviamo queste onde “piegarsi” mentre il materiale attraverso cui passano cambia, allo stesso modo dell0immagine di una matita o di una cannuccia immersa in un bicchiere di l’acqua che sembra “piegarsi” quando la si guarda di lato.
Se andiamo negli angoli più profondi della Terra, al centro vero e proprio, le cose tornano di nuovo solide. Questa è la parte più densa, più calda, più estremamente pressurizzata della Terra, con temperature che superano i 5000° C: rendendo il centro della Terra quasi altrettanto caldo (e facendolo brillare quasi di bianco) come la superficie del Sole.
Sebbene il nucleo interno abbia un raggio “solo” di circa ~ 750 km, rappresentando circa il 12% della Terra, è stato recentemente scoperto che il nucleo interno stesso può essere costituito da due strati separati, che dividono il nostro pianeta in cinque componenti, invece dei tradizionali quattro.
Abbiamo anche viaggiato nella direzione opposta: lontano dal nostro pianeta, guardandolo da grandi distanze. Da circa ~ 40 chilometri in su, l’altezza che i palloni sonda possono raggiungere abitualmente, possiamo vedere e misurare la curvatura della Terra.
Dall’altezza della Stazione Spaziale Internazionale, stabilmente in orbita terrestre bassa, possiamo fare il giro del globo in soli 90 minuti. E da più lontano, mentre ci allontaniamo dai legami gravitazionali del nostro pianeta, possiamo persino vedere l’intero sferoide della Terra tutto in una volta e guardarlo ruotare attorno al suo asse in tempo reale.
Abbiamo anche ottenuto visioni ancora più distanti. Abbiamo visto la Terra attraverso l’obiettivo di molti dei nostri diversi veicoli spaziali visitando molti pianeti diversi. Abbiamo guardato indietro alla Terra dalla Luna, da Mercurio, da Marte, da Giove e Saturno, e persino da oltre il pianeta finale nel nostro Sistema Solare.
Le nostre vedute della Terra dallo spazio sono iconiche e ci ricordano quanto sia piccolo, fragile e prezioso il nostro mondo.
Per qualsiasi domanda che possiamo avere sulla natura fisica del nostro pianeta, le indagini scientifiche appropriate possono rivelare risposte straordinariamente accurate.
Ma ciò che la scienza non può fare, da sola, è spronarci all’azione collettiva. Possiamo tenere traccia di come il nostro pianeta sta cambiando – come è cambiato nel corso della sua storia naturale, così di come è cambiato a causa delle recenti influenze della civiltà umana – e la scienza può informarci su questo fronte. Ad esempio, può dirci:
- come la civiltà umana ha guidato i cambiamenti nei contenuti della nostra atmosfera,
- il grado di acidificazione che si è verificato negli oceani terrestri negli ultimi ~ 200 anni,
- a quale velocità il pianeta si sta riscaldando e i livelli degli oceani stanno aumentando,
- qual è attualmente il tasso stimato di estinzione delle specie e come questo si confronta con i livelli storici,
- e come questi – e altri fattori – continueranno ad evolversi in futuro se vari scenari plausibili si svilupperanno in un vasto assortimento di modi.
La parte che sta a noi, tuttavia, va ben oltre ciò che la scienza ci dice: cosa faremo al riguardo? La scienza può dirci quali sono alcuni probabili risultati per certi percorsi di azioni e inazioni, ma non può obbligarci a essere buoni amministratori del pianeta. La scienza può indicare la strada verso un futuro responsabile, ma sta a noi, collettivamente, renderlo realtà.
51 anni dopo l’istituzione della Giornata della Terra, l’umanità si trova sull’orlo di una nuova era. Con il riscaldamento della Terra, l’innalzamento del livello del mare, il cambiamento climatico e la nostra concentrazione atmosferica di gas a effetto serra – il fattore trainante alla base di tutto – ora in aumento a un ritmo più veloce che mai, i prossimi decenni saranno critici e avranno un impatto significativo per i millenni a venire.
Adotteremo misure drastiche per ridurre le nostre emissioni di carbonio o supereremo traguardi di CO2 senza precedenti: 500, 600, persino 1000 parti per milione?
Riorganizzeremo il modo in cui gli esseri umani vivono e producono cibo ed energia, ri-scatenando efficacemente la Terra, o continueremo a distruggere i nostri luoghi naturali e selvaggi finché il pianeta non subirà varie forme di collasso ecologico?
Tenteremo una varietà di soluzioni di geoingegneria al cambiamento climatico, come bloccare la luce solare o seminare nuvole nell’atmosfera e, in tal caso, quali conseguenze impreviste avranno?
O non faremo nulla e ci rassegneremo semplicemente a un futuro in cui la natura farà del suo peggio, con il clima che cambia rapidamente e in modo drammatico senza sosta?
In tutto l’Universo conosciuto, non ci sono prove che qualsiasi altra forza ci salverà da noi stessi. Questo è l’unico pianeta abitato conosciuto e il costo della terraformazione di qualsiasi altro mondo è molto, molto maggiore del costo per mantenere l’abitabilità ideale della Terra per gli esseri umani.
Oggi, più di ogni altro giorno, ricordiamoci di pensare a qualcosa di più grande di noi stessi.
Pensiamo all’unico pianeta che ha dato origine a tutti noi e che un giorno innumerevoli generazioni future di umani chiameranno casa. Pensiamo alla Terra nel suo insieme e facciamo il miglior lavoro possibile per trasmetterla ai nostri discendenti in modo migliore di come l’abbiamo trovata.
