La maggior parte degli elementi essenziali per la vita sulla Terra, inclusi carbonio e azoto, probabilmente proviene da un oggetto celeste delle dimensioni di Marte. A riferirlo sulle pagine di Science Advances è un team di ricercatori della Rice University, secondo cui la Terra appunto avrebbe ricevuto la maggior parte del carbonio, dell’azoto e di molti altri elementi volatili essenziali per la vita dal gigantesco impatto con un pianeta in formazione delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, i cui detriti hanno generato la Luna più di 4,4 miliardi di anni fa. “I tempi e il meccanismo di consegna di questi elementi volatili sono stati oggetto di accesi dibattiti e il nostro è il primo scenario in grado di dimostrarli in modo coerente con tutte le prove geochimiche”, ha spiegato il coautore dello studio, Rajdeep Dasgupta.

Per raccogliere le prove, il primo autore dello studio Damanveer Grewal è partito dall’ipotesi del late veneer, secondo cui la Terra avrebbe ricevuto i suoi elementi volatili dopo essere stata oggetto di numerosi impatti con materiale meteorico primordiale successivamente alla formazione del suo nucleo.

Ma mentre le firme isotopiche degli elementi volatili della Terra corrispondono a questi oggetti primordiali, noti come condriti carbonacee, il rapporto tra carbonio e azoto non corrisponde: il materiale della Terra, escluso il nucleo, ha circa 40 parti di carbonio per ogni parte di azoto, circa il doppio del rapporto di 20-1 osservato nelle condriti carbonacee.

E visto che il carbonio è un ingrediente fondamentale per la vita sulla Terra, raccontano i ricercatori, bisognava cercare di capire il perché il nostro pianeta avesse un rapporto doppio rispetto a quella degli altri oggetti del sistema solare, come appunto le condriti.

Una serie di esperimenti in laboratorio, chetano simulato una vasta gamma di pressioni e temperature per studiare le reazioni geochimiche che avvengono nelle profondità di un pianeta, ha permesso a Grewal di esaminare in che modo le quantità di carbonio e azoto sarebbero variate in tre scenari diversi: assenza di zolfo, 10% di zolfo e 25% di zolfo. “L’azoto rimane in gran parte inalterato”, ha spiegato l’esperto. “È rimasto solubile nelle leghe con una più alta concentrazione di zolfo”. Il carbonio, al contrario, era notevolmente meno solubile in leghe con concentrazioni di zolfo intermedie, mentre quelle ricche di zolfo assorbivano circa 10 volte meno carbonio in peso rispetto alle leghe senza zolfo.

Usando queste informazioni, insieme ai dati sulle concentrazioni degli elementi sia sulla Terra che in altri corpi celesti, i ricercatori hanno eseguito simulazioni al computer per generare circa 1 miliardo di scenari possibili dell’evoluzione della Terra, confrontandoli poi con le condizioni del Sistema solare attuale. “I nostri esperimenti in laboratorio hanno dimostrato che se il nucleo metallico di un pianeta roccioso è ricco di zolfo, allora il carbonio viene espulso dal nucleo a una velocità nettamente maggiore rispetto all’azoto”, spiega l’autore. In altre parole, precisano i ricercatori, se un oggetto celeste ricco di zolfo si schiantasse sulla Terra, lascerebbe un alto rapporto carbonio-azoto.

“Quello che abbiamo scoperto è che tutte le prove, le firme isotopiche, il rapporto carbonio-azoto e le quantità complessive di carbonio, azoto e zolfo sulla Terra sono coerenti con un gigantesco impatto che formò la Luna, con un pianeta dalle dimensioni di Marte con un nucleo ricco di zolfo”, ha concluso Grewal, precisando come questa collisione abbia fornito così la composizione unica di elementi necessari per la vita sulla Terra.