Quando la vita comparve sulla Terra
Studi geologici e della formazione dei pianeti suggeriscono che la Terra potesse essere abitabile tra 4,5 e 4,3 miliardi di anni fa. Le tracce più antiche della presenza di vita fino ad ora trovate risalgono a 3,7 miliardi di anni fa. Ma l’età del progenitore di tutte le cellule moderne è stata stimata a 4,29 miliardi di anni fa. E quindi?
La maggior parte delle vicende che riguardano la comparsa della vita sulla Terra si svolsero in un intervallo di tempo che va circa da 4,6 a 4,0 Ma, un eone della Scala dei Tempi Geologici, che i geologi hanno chiamato informalmente Adeano (dal greco Ade, “Inferi”). Gli studiosi ritengono che a quel tempo, a causa di un continuo bombardamento di asteroidi, la giovane Terra fosse più simile all’inferno: un oceano di magma e fuoco avvolto da una spessa atmosfera ricca di vapore.
Tuttavia secondo scoperte e ricerche recenti questo primo periodo della storia della Terra viene sempre più considerato come “clemente e abitabile”, rafforzando l’eventualità che il Pianeta potesse essere stato abitabile già subito dopo la sua formazione.
Studi sulla formazione dei pianeti, di geologia, paleontologia e biologia consentono di circoscrivere la comparsa della vita tra il momento in cui la Terra diventò abitabile (circa 4,5 o 3,9 miliardi di anni) e l’età delle prime tracce che la vita lasciò nelle rocce sedimentarie (più di 3,7 miliardi di anni fa).
Come e quando il pianeta diventò abitabile
Per quanto si conosce fino ad ora, la vita può essere comparsa al più presto subito dopo la formazione del pianeta, stimata a circa 4,6 miliardi di anni fa, subito dopo la formazione del Sistema solare e del Sole.
Pochi milioni di anni dopo si verificò un evento tutt’altro che raro a quei tempi, quando proto-pianeti e frammenti di materia condensata si muovevano alla ricerca del proprio posto intorno al neonato Sole.
All’incirca tra 4,4 e 4,5 miliardi di anni fa, un asteroide grande come un pianeta (Theia) colpì la Terra strappandole via un brandello, che andò a formare il nostro satellite, la Luna.
L’energia liberata dall’impatto fuse e rimodellò il mantello del proto-pianeta, trasformando la superficie della Terra in un oceano di magma. Il successivo raffreddamento fece condensare il vapore acqueo presente in atmosfera, facendolo cadere come pioggia che andò a formare gli oceani in poche migliaia di anni.
È stato calcolato che il raffreddamento dell’oceano di magma sia potuto avvenire nel giro di 20.000 anni o 100 milioni di anni; la differenza di tempo dipende dai modelli utilizzati per il calcolo del trasferimento di calore del mantello.
Così più o meno a 4,3, o 4,5 miliardi di anni, verosimilmente la Terra può aver avuto una crosta più o meno stabile e soprattutto acqua allo stato liquido, cosa che avrebbe permesso di ospitare e far sviluppare la vita come la conosciamo.
Che la situazione potesse essere proprio così ce lo dice quel poco che di luccicante resta della Terra Adeana. Infatti, la composizione chimica di una manciata di microscopici zirconi di più di 4 miliardi di anni fa rinvenuti in rocce sedimentarie più giovani (3,7 Ma) affioranti in Australia Occidentale, confermerebbe la presenza di un Oceano Adeano e di massicci di crosta continentale, già 4,3 miliardi di anni fa.
Quindi sembra che i tempi per la comparsa della vita fossero maturi.
Ma a complicare la faccenda, c’è un evento che è parte integrante della storia del nostro pianeta, noto come l’ultimo intenso bombardamento o, come dicono gli autori anglosassoni, il Late Heavy Bombardment (LHB). Una pioggia continua di meteoriti che a più riprese avrebbe fuso e rimodellato la superficie della giovane Terra, o parte di essa.
Non è chiaro se si trattò di un unico evento avvenuto intorno a 3,9 miliardi di anni, che face evaporare quasi tutta l’acqua presente e sterilizzò la Terra da ogni tipo di vita precedente. Dopo questo evento il pianeta divenne abbastanza sicuro per permettere alla vita di mettere radici.
Attualmente molti ricercatori sono propensi a credere che si trattò di una pioggia di meteoriti che andò esaurendosi “velocemente”, in poche centinaia di milioni di anni dopo la formazione della Luna.
Alcuni modelli suggeriscono che gli effetti distruttivi degli impatti sarebbero stati localizzati, permettendo la conservazione di ampie aree dove l’acqua poteva essere presente tra 4,3 e 4,5 miliardi di anni fa. Come del resto confermerebbero gli zirconi australiani. Pertanto è concepibile che le prime forme di vita (quali?) potrebbero essere sopravvissute in nicchie stabili durante l’Adeano.
Tracce di vita
Una volta comparsa, la vita ha lasciato solide tracce della sua presenza nelle rocce sedimentarie. Le più antiche fino ad ora conosciute sono di 3,7 miliardi di anni fa. Queste sono state ritrovate in rocce di origine sedimentaria della Groenlandia occidentale.
In un caso si tratta di strutture di accrezione simili alle Stromatoliti, create da tappeti microalgali di microorganismi come i cianobatteri. In altri casi sono globuli di grafite e granuli di pirite la cui composizione chimica, in particolare i rapporti degli isotopi del carbonio e dello zolfo in essi misurati, ha fatto ipotizzare l’esistenza di diversi microorganismi in grado di svolgere attività organica, probabilmente metanogenesi e fotosintesi, 3,7 miliardi di anni fa.
Queste scoperte restano oggetto di un acceso dibattito circa la loro origine biologica. In parte perché coinvolgono alcune delle rocce della Terra geologicamente più stressate che hanno subito metamorfismo di alto grado che ha reso il contesto geologico difficile da interpretare. In parte perché ci sono processi inorganici capaci di produrre strutture simili a quelle create dall’attività di organismi viventi.
Altre prove che forniscono informazioni sui i primi passi dell’evoluzione della vita sul Pianeta, provengono da studi di filogenetica. Questi studi, ripercorrendo a ritroso la storia genetica degli organismi viventi, presuppongono un’età di quasi 4,3 miliardi di anni per la comparsa dell’ultimo antenato comune universale (last universal common ancestor: LUCA) – la cellula o il gruppo di cellule da cui discendono tutte le cellule moderne.
Questa età, anche se non basata su un vero e proprio metodo di datazione, sarebbe consistente con la stima di una Terra abitabile dopo la formazione della Luna, come suggerito dai modelli di formazione dei pianeti a dalla composizione chimica di quello che resta delle rocce di quel periodo.
La domanda fondamentale di quando la vita comparve sulla Terra continua a rimanere irrisolta. Forse il progresso delle tecnologie permetterà di scoprire tracce più antiche di 3,7 miliardi di anni fa. Ma allo stesso tempo, potrebbe accertare che quelle attualmente ritenute buone siano effettivamente l’opera di processi inorganici.
È così che funziona la scienza.
Questo post ha preso spunto dalla lettura di un interessante lavoro di alcuni ricercatori canadesi, astrofisici e astrobiologi, a cui fare riferimento per maggiori dettagli e la bibliografia da consultare:
Pearce BKD, Tupper AS, Pudritz RE, Higgs PG. Constraining the Time Interval for the Origin of Life on Earth, Astrobiology, 2018 doi: 10.1089/ast.2017.1674.