Zircone, quanto sei prezioso!

Nei gioielli falsi? No, nell’atmosfera

di Eugenio Antonioli

Che cosa ti dice la parola zircone? Probabilmente niente. Magari ti fa venire in mente quel materiale che i venditori senza scrupoli tentano di spacciare per diamante. Invece parliamo di una pietra antichissima, quasi quanto la Terra. E anche importantissima, poiché racchiude un’informazione necessaria per capire come ha avuto origine la vita. I ricercatori del New York Center of Astrobiology del Rensselaer Polytechnic Institute si sono serviti proprio dello zircone per ricostruire le condizioni ancestrali dell’atmosfera terrestre. E le conclusioni a cui sono giunti si sono rivelate decisamente inattese.

Bello, eh? Spiacenti, ma non stiamo parlando di lui. (Cortesia: Saperaud)

Per decenni gli scienziati hanno ritenuto che l’atmosfera primitiva fosse costituita prevalentemente da metano, monossido di carbonio, acido solforico e ammoniaca. La vita sarebbe scaturita da queste condizioni proibitive. Gli zirconi, invece, ci rivelano che, 500 milioni di anni dopo la sua formazione, l’atmosfera conteneva già grandi quantità di acqua, anidride carbonica e diossido di zolfo. Come è possibile?

In un articolo pubblicato da “Nature”, Dustin Trail, E. Bruce Watson e Nicholas D. Tailby espongono la loro ipotesi. Punto di partenza è la formazione dell’atmosfera grazie all’azione dei vulcani: il magma può fuoriuscire sulla superficie terrestre e rilasciare grandi quantità di gas, che andranno a comporre l’atmosfera, oppure interagire con le rocce circostanti, raffreddarsi e formare un deposito roccioso. Ed è proprio la composizione di questo deposito che fornisce l’informazione cercata dagli scienziati.

Ora la domanda sorge spontanea: che c’entrano gli zirconi? Appunto: lo zircone è uno dei componenti più importanti del magma. Studiando i livelli di ossidazione dei magmi che hanno formato gli zirconi più antichi, gli scienziati possono dedurre quanto ossigeno fosse rilasciato nell’atmosfera.

Che cosa ci staranno raccontando questi cristalli di zircone? (Cortesia: J.M. Hanchar/P.O.W. Hoskin)

Come prima operazione, i ricercatori hanno ricreato del vero e proprio magma in laboratorio in modo da calibrare i livelli di ossidazione con quelli degli zirconi naturali. Per facilitarsi il compito, si sono concentrati sul cerio, un raro metallo terrestre presente negli zirconi. Questo materiale esiste solo in due stati di ossidazione. Di conseguenza, maggiore è la concentrazione del cerio più ossidato, maggiore sarà la presenza di ossigeno nell’atmosfera primitiva. I risultati indicano che l’atmosfera era molto più simile a quella odierna di quanto gli scienziati si aspettassero.

C’è ancora qualche tassello da mettere a posto. Un’atmosfera carica di ossigeno non è l’ideale per l’origine della vita. E’ importante che essa sia ricca anche di metano, che ha il potenziale biologico necessario per far “evolvere” i composti inorganici in aminoacidi, dai quali deriva il DNA. Watson è dell’idea che la scoperta sia una conferma della panspermia, un’ipotesi scientifica secondo la quale i semi della vita non si sono formati sulla Terra ma sono arrivati dallo spazio.

Il vecchio paradigma va quindi buttato nella spazzatura? Meglio pensarci un attimo. I risultati ottenuti non sono in contrasto con le teorie che vedono la derivazione degli organismi aerobici da quelli anaerobici. Gli scienziati hanno verificato la natura delle molecole di gas contenenti carbonio, idrogeno e zolfo, ma ciò non spiega l’aumento successivo dell’ossigeno libero nell’aria. La questione è ancora aperta.

Per concludere, una piccola precisazione: lo zircone che ti spacciano per diamante è in realtà una zirconia cubica creata in laboratorio, non una pietra antichissima. Altrimenti, altro che patacca!

Trail, D., Watson, E., & Tailby, N. (2011). The oxidation state of Hadean magmas and implications for early Earth’s atmosphere Nature, 480 (7375), 79-82 DOI: 10.1038/nature10655