Tracce di vita nel profondo mantello terrestre

Il rapido sviluppo della fauna 540 milioni di anni fa ha cambiato permanentemente la Terra, nel profondo del suo mantello inferiore. Un team guidato dal ricercatore dell’ETH Andrea Giuliani ha trovato tracce di questo sviluppo nelle rocce di questa zona.

Ciò che è meno ovvio, tuttavia, è che è vero anche il contrario: ciò che accade sulla superficie terrestre influisce sull’interno della Terra, anche a grandi profondità. È la conclusione a cui è giunto un gruppo internazionale di ricercatori guidato da Andrea Giuliani, SNSF Ambizione Fellow presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’ETH di Zurigo, in un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science Advances. Secondo questo studio, lo sviluppo della vita sul nostro pianeta interessa parti del mantello inferiore della Terra.

Il carbonio come messaggero

Nel loro studio, i ricercatori hanno esaminato rare rocce vulcaniche contenenti diamanti chiamate kimberliti di diverse epoche della storia della Terra. Queste rocce speciali sono messaggeri dalle regioni più basse del mantello terrestre. Gli scienziati hanno misurato la composizione isotopica del carbonio in circa 150 campioni di queste rocce speciali. Hanno scoperto che la composizione delle kimberliti più giovani, che hanno meno di 250 milioni di anni, varia considerevolmente da quella delle rocce più antiche. In molti dei campioni più giovani, la composizione degli isotopi di carbonio è al di fuori dell’intervallo che ci si aspetterebbe per le rocce del mantello.

I ricercatori vedono un fattore scatenante decisivo per questo cambiamento nella composizione dei kimberliti più giovani nell’esplosione del Cambriano. Questa fase relativamente breve – geologicamente parlando – ebbe luogo in un periodo di poche decine di milioni di anni all’inizio dell’Epoca Cambriana, circa 540 milioni di anni fa. Durante questa drastica transizione, quasi tutte le tribù animali odierne sono apparse per la prima volta sulla Terra. “L’enorme aumento delle forme di vita negli oceani ha cambiato in modo decisivo ciò che stava accadendo sulla superficie terrestre”, ha spiegato Giuliani. “E questo a sua volta ha influenzato la composizione dei sedimenti sul fondo dell’oceano”.

Dagli oceani al mantello 

Per il mantello inferiore della Terra, questo cambiamento è rilevante perché alcuni dei sedimenti sul fondo del mare, in cui si deposita materiale da creature viventi morte, entrano nel mantello attraverso la tettonica a zolle. Lungo le zone di subduzione, questi sedimenti, insieme alla crosta oceanica sottostante, vengono trasportati a grandi profondità. In questo modo, il carbonio immagazzinato come materiale organico nei sedimenti raggiunge anche il mantello terrestre. Lì i sedimenti si mescolano con altro materiale roccioso del mantello terrestre e dopo un certo tempo, stimato in almeno 200-300 milioni di anni, risalgono sulla superficie terrestre in altri luoghi, ad esempio sotto forma di magmi di kimberlite.

È notevole che i cambiamenti nei sedimenti marini lascino tracce così profonde, perché nel complesso solo piccole quantità di sedimento vengono trasportate nelle profondità del mantello lungo una zona di subduzione. “Questo conferma che il materiale roccioso subdotto nel mantello terrestre non è distribuito in modo omogeneo, ma si muove lungo traiettorie specifiche”, ha affermato Giuliani.

La Terra come sistema totale

Oltre al carbonio, i ricercatori hanno anche esaminato la composizione isotopica di altri elementi chimici. Ad esempio, i due elementi stronzio e afnio hanno mostrato un andamento simile al carbonio. “Ciò significa che la firma del carbonio non può essere spiegata da altri processi come il degasaggio, perché altrimenti gli isotopi dello stronzio e dell’afnio non sarebbero correlati con quelli del carbonio”, ha osservato Giuliani.

Le nuove scoperte aprono la porta per ulteriori studi. Ad esempio, elementi come il fosforo o lo zinco, che sono stati significativamente influenzati dall’emergere della vita, potrebbero anche fornire indizi su come i processi sulla superficie terrestre influenzano l’interno della Terra. “La Terra è davvero un sistema complesso”, ha affermato Giuliani. “E ora vogliamo capire questo sistema in modo più dettagliato”.