La straordinaria scoperta di rocce del mantello terrestre aiuta a spiegare la vita sulla Terra

Gli scienziati hanno estratto un'enorme quantità di rocce dal mantello terrestre, che è lo strato sotto la crosta terrestre. Una scoperta unica aiuta a conoscere meglio il ruolo del mantello nelle origini della vita sulla Terra.

Ci insegnerà anche di più sull’attività vulcanica che si verifica quando il mantello terrestre si scioglie e su come ciò guida i cicli globali di elementi importanti come il carbonio e l’idrogeno.

Questo è un pezzo di roccia quasi continuo con una lunghezza di 1268 metri. Questo è stato estratto dal mantello terrestre dalla cosiddetta finestra tettonica, una regione del fondale marino dove le rocce del mantello salgono in superficie lungo la dorsale medio-atlantica, una catena montuosa in gran parte sommersa nell'Oceano Atlantico.

Ricercatori da venti paesi
Gli scienziati hanno cercato di scoprire questa roccia dagli anni '60. Il fatto che alla fine abbia funzionato è un enorme risultato. Un gruppo internazionale di ricerca marina proveniente da più di 20 paesi ha lavorato su di esso, estraendo campioni cilindrici di rocce sedimentarie dal fondo dell'oceano.

Il ricercatore capo, il professor Johan Lisenberg di Università di Cardiff “Quando abbiamo recuperato la roccia l'anno scorso, è stato un importante passo avanti nella storia delle scienze della Terra”, spiega, “ma il suo vero valore risiede in ciò che i nuclei delle rocce del mantello possono dirci sulla formazione e l'evoluzione del nostro pianeta. Esaminiamo i minerali nella roccia e la loro composizione chimica.”

Meno pirosseno
I ricercatori hanno subito visto qualcosa che non si aspettavano. “C'è molto meno pirosseno minerale nelle rocce e le rocce contengono concentrazioni di magnesio molto più elevate di quanto pensassimo. Entrambi sono il risultato di una quantità di materiale fuso maggiore di quanto ci aspettassimo. Questa fusione è avvenuta quando il mantello è salito in superficie dalle parti più profonde della Terra.”

In Scientias.nl “In generale, la quantità di ortopirosseno è inferiore al previsto e il minerale fratello clinopirosseno è quasi assente”, spiega Lissenberg in maggiore dettaglio. “Pensiamo che ciò sia dovuto al fatto che la parte del mantello che abbiamo perforato si è sciolta in misura maggiore La domanda interessante è quando si è verificata questa fusione: potrebbe essere avvenuta negli ultimi milioni di anni, ma una certa fusione potrebbe anche essersi verificata molto presto nella storia della Terra. Se è così, questo potrebbe spiegare perché la fusione è stata più forte di quanto ci aspettassimo. Ora possiamo testarlo con misurazioni di laboratorio sui campioni.

Alimentazione vulcanica
I ricercatori sostengono che i risultati di ulteriori ricerche su questo processo potrebbero avere importanti implicazioni per la comprensione di come si forma il magma e provoca i vulcani. “Abbiamo anche trovato canali attraverso i quali la fusione veniva trasportata attraverso il mantello. In questo modo possiamo seguire il percorso del magma dopo che si forma e risale sulla superficie terrestre.”

“Questo è importante perché ci dice come il mantello si scioglie e alimenta i vulcani, in particolare quelli sul fondo dell’oceano che sono responsabili della maggior parte dei vulcani sulla Terra. Le rocce trovate ci permettono di collegare i vulcani alla fonte ultima del magma.

Olivina e acqua di mare
Evidenzia inoltre come l’olivina, un minerale comune nelle rocce del mantello, interagisce con l’acqua di mare, innescando una serie di reazioni chimiche che producono idrogeno e altre molecole che possono portare alla vita. Gli scienziati ritengono che questo sia stato uno dei processi fondamentali nell'origine della vita sulla Terra. “Un’ipotesi su come è nata la vita è che i percorsi biochimici abbiano iniziato a imitare i percorsi geochimici. In altre parole, la serie di reazioni chimiche che le cellule eseguono per ottenere energia (le loro vie metaboliche) o trasmettere informazioni (proteine) erano la stessa serie di reazioni chimiche. ciò è avvenuto senza alcuna biologia, solo attraverso una miscela di rocce, acqua e “calore” di sali, spiega Lissenberg.

E continua: “Quando l’olivina e altri minerali presenti nelle rocce del mantello sono esposti all’acqua oltre al calore, si trasformano in altri minerali e in questo processo si forma idrogeno. L’idrogeno è una straordinaria fonte di energia che può reagire con l’anidride carbonica per formare piccole molecole organiche senza l’intervento della biologia. Gli scienziati hanno precedentemente osservato un’ampia varietà di piccole molecole organiche in molti habitat diversi mentre queste rocce interagiscono con l’acqua, e hanno suggerito che alcune di esse si formino in assenza di biologia.

Le forme di vita più antiche
Conclude il professore: “In teoria è possibile che alcune di queste molecole organiche, composte solo da rocce più acqua più calore, siano lo stesso gruppo di molecole organiche necessarie per processi biochimici, come l'acetato, o per la trasmissione di informazioni, come gli amminoacidi . Determinare l'insieme di molecole organiche sintetizzate in questo tipo di sistema naturale senza l'intervento della biologia è l'obiettivo della ricerca futura. Poiché siamo riusciti a scavare così in profondità, siamo riusciti a raggiungere oltre gli strati superficiali dove la biologia gioca un ruolo. Questo ci dà l'opportunità di cercare segnali chimici laddove l'effetto biologico è basso o assente.

La ricercatrice Susan Q. Lange riassume: “Le rocce sulla Terra primordiale sono più simili a quelle che abbiamo scoperto in questa missione che alle rocce più comuni che compongono i nostri continenti oggi. Analizzandoli, otteniamo una visione critica dell’ambiente chimico e fisico nella storia primordiale della Terra, che ha fornito una fonte costante di carburante e condizioni favorevoli su lunghe scale temporali geologiche per ospitare le prime forme di vita.

Vulcani alle Hawaii
Pertanto, il team internazionale di oltre trenta scienziati della missione JOIDESsolution continua la sua ricerca sui carotaggi recuperati per affrontare un’ampia gamma di problemi. Consideriamo lo scambio chimico tra le rocce del mantello e l’acqua di mare, il modo in cui queste interazioni possono supportare i microbi e i limiti e l’estensione della vita nell’interno dell’oceano. “A Cardiff, analizziamo l’abbondanza di oligoelementi e isotopi nei carotaggi per determinare la composizione del mantello e correlarla con la storia dello scioglimento. Il mantello ha composizioni diverse, alcune delle quali danno origine a grandi vulcani come alle Hawaii o le Isole Canarie, e altri formano lunghe catene vulcaniche nei fondali oceanici.

“Una delle domande più importanti è quante diverse composizioni esistono e su quale scala. Per necessità, abbiamo sempre utilizzato le rocce vulcaniche come proxy, ma ora possiamo guardare direttamente nel mantello e indagarlo su scale diverse”, hanno spiegato i ricercatori. disse.

L'intero enigma
Gli scienziati della Terra parlano in modo superlativo delle loro scoperte. Lissenberg: “In realtà, il fatto che abbiamo trovato delle rocce è sorprendente. Avevamo pianificato di perforare solo un foro di 200 metri di profondità, basandoci su precedenti esperienze di perforazione nelle rocce del mantello: di solito quei pozzi sono molto instabili e il recupero effettivo del nucleo è basso Prima non riuscivamo a trovare lunghe sezioni di rocce del mantello e di conseguenza finora ci siamo limitati in gran parte a esemplari pescati dal fondale marino. Abbiamo imparato molto da questi mostri recuperati, ma il rovescio della medaglia è che non forniscono Contesto spaziale e continuità Sono solo singoli pezzi del puzzle, ma non abbiamo idea di come metterli insieme. La nostra sezione lunga e in gran parte continua ci consente di vedere la sciarpa nel contesto e quindi di vedere il quadro completo.

C'è ancora molto da scoprire
Ma non solo la scoperta in sé, anche i primi risultati sono impressionanti. “Finora direi che la documentazione dettagliata della composizione minerale del mantello è la più straordinaria. Questa è la prima volta che siamo stati in grado di osservare davvero la variazione spaziale dei minerali del mantello, e le differenze che abbiamo riscontrato erano molto maggiori. ci aspettavamo. L'ortopirosseno in particolare era presente in quantità variabili “Colleghiamo le variazioni dell'ortopirosseno al flusso di magma attraverso il mantello superiore: quando il mantello superiore si solleva, si scioglie e questo magma risale in superficie per alimentare i vulcani, ” conclude.

I ricercatori sono ancora all’inizio della ricerca di tutta la conoscenza e le intuizioni nascoste nella roccia, ma i primi risultati sono già promettenti.