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Geologia, microbiologia e il mistero dell’origine della vita Aula Magna Liceo Scientifico G.D. Cassini Mercoledì 22 Novembre 2017 L’origine della Terra e l’evoluzione del pianeta solido By Pietro Marescotti
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Geologia,microbiologiaeilmisterodell’originedellavita
AulaMagnaLiceoScientificoG.D.Cassini
Mercoledì22Novembre2017
L’originedellaTerrael’evoluzionedelpianetasolidoByPietroMarescotti
“TheEarly Earth”:l’Adeano
4.500.000.000-3.800.000.000
UnitàGeocr.
Intervallo(Ma)
Esempio
EONE >500 Fanerozoico
ERA 80-500 Mesozoico
PERIODO 22-80 Giurassico
EPOCA 10-22 Pliocene
ETA’ 2-10 Tortoniano
4200?
Etàsistemasolare:4,567Ga
Etàpianetaterra:4,500Ga
L’Adeano
“thegeological DarkAge”
4.500.000.000-3.800.000.000
Rapidacrescitadelpianeta:laTerraraggiungeuna
massaprossimaaquellaattualeinunperiodocompresotra10e100Ma
(laTerracontinuaacrescereancoraoggicon106-107 Kg/annodimeteoriti) Primadifferenziazionedelpianetacon
formazionedelnucleometallicoattraversoprocessigravitativi
L’Adeano iniziaconlaformazionedelpianetaeterminaconla
formazionedelprimooceano(iprimisedimentidioriginemarinasonodatati3,8Ga)
Canada’sNWTerritories
SWGreenland
Australia’sWregions
Lozircone
ZrSiO4
“Zirconsareforever”(Valleyetal.2005)
“Zirconsthetinytimecapsule”“(Valley,2005)
AccezioneClassica3,8Ga(IssuaSedments)
(Etàdeipiùantichisedimentimarini)
Nuoveevidenze4.2Ga(JackHillszircons)
(DatazioniIsotopicheZirconi)
Zircone(ZrSiO4)
Zirconidatati4,4Ga
(W-Australia)à esistenzaroccegiàinquestistadiprecoci(proto-continenti?)à rapidoraffreddamentodella
superficiedelpianeta
Elevatirapportiisotopici
dell’ossigeno(18O/16O)suggeriscono
lapresenzadiacquaallostatoliquidointornoa
4,2Ga
TraccecomeTieHfsuggeriscono
lapresenzadiroccegranitiche
Primespeculazionisullapossibilità
dell’esistenzadivitagiàinquestostadioprimitivodelpianetaTerra
(Alliday,2006)
Secondocalcolitermodinamicileprimeporzionidicrostaterrestrehanno
iniziatoasolidificarsigiàdopo10Ma
Progressivamentelerocceconsolidatehannoisolatolaparteesternasolida
dallaparteinternadelpianeta
L’atmosferaprimordialenoneraancoraingradodiisolaretermicamenteil
pianetadeterminandounarapidadispersionedelcalore
Ilsole,aquestostadio,producevaunenergiatermicainferioredicircail30%
rispettoaquellaattuale
L’insiemedelleevidenzesperimentaliedeimodellitermodinamicispingono
asupporrechelasuperficiedellaTerrasisiaraffreddatamoltorapidamente
dopolanascitadelpianetaechelecondizioniperl’esistenzadigrandimasse
d’acquasisianoverificatebenprima(almeno400Ma)diquantosuppostosullabasedelledatazionideiprimisedimentimarini
Koeberl,2006
Lanuovadomanda:Perchéesistonocosìpochetestimonianze
geologichediquestoperiodo?
TheLateHeavyBombardment(LHB:3.9Ga)
Extrapolatedmoonaccretionrate
Icraterilunari,suMarteealtripianetidelSistemaSolarefornisconoabbondantievidenzediuneventodiintenso
bombardamento(LBHevent)dapartedicometeeasteroidichedeveaverinteressatoanchelasuperficiedellaTerra.
Questoeventoèstatodatato3,85± 0.05Ga(Ryderetal.2000).Secondoirecentimodelliquestoeventodrammaticononsarebbestatosufficienteafarevaporareinteramenteglioceani
Adeaniedeventualmenteadaverdeterminatoun’estinzionedimassadiipoteticheformedivitaAdeane
Esistenzamassecontinentali
giàneiprimistadidievoluzionedelpianeta
Esistenzadiestese
massed’acqua(oceaniAdeani)
Esistenzadi
un’atmosferadensalargamentedominata
daCO2
Svilupporapidodi
unasuperficieterrestre“fredda”
Possibiliformedivita
Adeane?
“TheEarly LIfe”:l’Archeano(4-2,5Ga)
L'informazionepaleobiologicaè
conservatasottoformadifossili
morfologiciechimici,didistribuzioni
isotopicheedigeochimicadei
sedimenti.
SWGreenland
E’accertatocheintornoa3,5Galavita
sierabenaffermatatantoda
permetterel'esistenzadimicrorganismi
fotoautotrofi,forsecianobatteri,eilciclodelcarbonioproducevaun
frazionamentoisotopicodelcarbonio
simileaquelloriscontrabileinroccepiù
recenti.
Leevidenzepiùantichediesistenzadi
formesonostatetrovateneisedimenti
marinidiIsua(3,8Ga)
Lestromatoliti(lepiùantichedi3,1Ga
sonoinSudafrica)testimonianola
diffusaattivitàdicianobatteri
Lestromatoliti(dalgrecostrōma,tappeto,copertaelìthos,pietra)sonostrutturesedimentarie,
appartenentialgruppodeicalcaribiocostruiticonunafinestratificazione,dovutaall'attivitàdi
microrganismibentonicifotosintetici,specialmentecianobatteri(algheazzurre).
Apartireda2,8Gatuyteleevidenze
indicanoladiffusapresenzaditappeti
dicianobatteriel'esistenzadicicli
biologiciconproduzione econsumo dimetano.Poichélaproduzionedimetanoèunacaratteristicaesclusivadi
alcuniarcheobatteri,sihaprovadell'esistenzadiduedeisuper-regni
dellavita.
GRANDEEVENTOOSSIDATIVO(2,45Ga– Proterozoico)GRANDEOSSIDAZIONE
CRISIDELL’OSSIGENO
CATASTROFEDELL’OSSIGENO
