ORIGINE ED EVOLUZIONE DELLE ATMOSFERE TERRESTRI

ORIGINE ED EVOLUZIONE DELLE ATMOSFERE TERRESTRI
estratto da:
Il RUOLO DELLA VITA NEGLI OCEANI E NEL MANTENIMENTO DELL'ARIA
di
GIACCONE GIUSEPPE
Professore Ordinario di Botanica –Università di Catania
"L'aria terrestre è una miscela improbabile, quasi senza uguali nel sistema solare. A
parte il vapore acqueo, l'area è fatta di azoto (79%), ossigeno (21%) e biossido di carbonio
(0,03%), con altri gas presenti solo in tracce. Azoto, ossigeno e biossido di carbonio sono
tutti manipolati dagli organismi degli ecosistemi. Su tempi geologici sembra molto
probabile che la concentrazione di tutti e tre questi gas sia stata determinata o almeno
drasticamente alterata dalla vita" (Colinvaux P., 2000: Ecologia. Edises. Napoli).
L'attuale composizione percentuale dell'aria si mantiene da almeno 500 milioni di
anni. Una maggior concentrazione di ossigeno superiore al 35 % farebbe bruciare il nostro
pianeta, mentre una concentrazione inferiore al 13% renderebbe impossibile la vita alla
maggior parte degli attuali esseri viventi, così come una concentrazione molto maggiore
(es.: 1%) di biossido di carbonio.
Origine ed evoluzione delle atmosfere terrestri
L'anno zero per l'origine della prima atmosfera terrestre coincide con la formazione
della terra dalla prima nebulosa solare, cioè tra 5 e 4,6 miliardi di anni. Questa atmosfera,
caratterizzata dalla prevalenza di idrogeno e dei suoi composti, era riducente e fu perduta
nel corso dei primi centomilioni di anni (fig. 1).
La seconda atmosfera terrestre era neutra e si è formata tra 4,5 e 4 miliardi di anni
fa nella fase di accrescimento per cattura di meteore , mentre si formava la prima crosta
terrestre e l'attività vulcanica sprigionava gas e vapore acqueo. I fenomeni di
condensazione di questo vapore e gli apporti di ghiaccio da comete formarono nello
stesso tempo gli oceani primitivi.
In alcuni isolotti della Groenlandia in rocce vulcaniche risalenti a 3,85 miliardi di anni
è stato trovato, in minerali di apatite, carbonio con un rapporto tra gli isotopi 12 e 13 che
testimonia la presenza delle prime forme di vita che, come è noto, preferiscono il carbonio
12 e fanno aumentare nell'aria e negli oceani il carbonio 13. Fino a 3 miliardi di anni fa la
vita era rappresentata da Archaea e Bacteria anaerobi.
Intorno a 2 miliardi di anni fa si hanno i primi procarioti fotosintetici, le alghe azzurre,
che costruiscono rocce carbonatiche, le stromatoliti, facendo precipitare per effetto della
fotosintesi il carbonato di calcio e iniziano l'ossidazione prima dell'idrosfera, cioè degli
oceani e poi dell'atmosfera che quindi diventa ossidante. Come conseguenza si crea uno
strato di ozono che forma uno schermo di protezione per gli esseri viventi, che finalmente
possono colonizzare le acque superficiali e da 450 milioni di anni fa anche gli ambienti
terrestri emersi.
L'ossidazione dell'idrosfera causò una vera catastrofe per tutti i viventi anaerobi che
si erano evoluti in un'atmosfera neutra. Lo svuotamento delle nicchie ecologiche occupate
da questi ultimi permise l'emergere evolutivo degli organismi aerobi che 1,5 miliardi di anni
fa erano già eucarioti e 500 milioni di anni fa organismi pluricellulari con branchie prima e
subito dopo anche con polmoni che consentirono la respirazione in ambienti emersi.
L'atmosfera ossidante, o
csì come è oggi nella sua composizione percentuale di
azoto, ossigeno e biossido di carbonio dura da 500 milioni di anni e richiede l'esistenza di
precisi meccanismi di regolazione, tipo feed - back, cioè con retrocontrollo, che i più
recenti studi localizzano nei fondali oceanici e nelle zone umide per opera di procarioti
anaerobi come i Batteri solfato-riduttori. Quindi i batteri dello zolfo sono ritenuti i possibili e
attuali regolatori dell'ossigeno originato da altri batteri, i Cianobatteri o alghe azz
urre,
intorno a 2 miliardi di anni fa.