Gli scienziati hanno trovato prove geologiche che le scariche dei fulmini associate agli eventi vulcanici potrebbero aver avuto un ruolo anche nella fissazione dell’azoto, rendendolo disponibile anche per i processi biologici.
Poiché si ritiene che la Terra fosse molto più volatile dal punto di vista vulcanico nei suoi anni più giovani, la scoperta suggerisce che il vulcanismo dilagante potrebbe essere cruciale per l’emergere della vita come la conosciamo. “Per la prima volta, quantità significative di nitrati sono state scoperte in depositi vulcanici derivanti da eruzioni esplosive di grandi dimensioni”, scrive un team guidato dalla geoscienziata Adeline Aroskay dell’Università della Sorbona. “Questi risultati forniscono supporto geologico per un ruolo unico svolto dalle eruzioni esplosive subaeree nei processi ad alto consumo di energia, che erano essenziali nel fornire elementi costitutivi per la vita durante la sua comparsa sulla Terra”. In qualche modo, quando la Terra era giovane e selvaggia, i processi sul nostro pianeta trasformavano una miscela di ingredienti nelle sostanze necessarie per dare il via alla vita. Una delle cose di cui la vita ha bisogno è l’azoto, un nutriente essenziale per costruire cose come proteine, amminoacidi e acidi nucleici. La Terra ha una quantità enorme di azoto; circa il 78% dell’atmosfera è costituita da queste sostanze. Ma la biologia non può accedervi nella sua forma atmosferica di azoto molecolare, o N 2 ; gli atomi di azoto devono essere divisi e fissati ad altri atomi per formare composti più reattivi, come nitrati o ammoniaca. Ora che la vita esiste, processi biologici come quelli che avvengono nei microbi che vivono nelle radici delle piante possono accelerarlo. Le tecniche industriali umane possono anche pompare azoto ed eliminare composti come l’ammoniaca dal carico del serbatoio. Ma prima che esistesse la vita, era necessario un processo non biologico per avviare la fissazione dell’azoto. Ed è qui che entra in gioco l’elettricità, ovvero i fulmini. Le scariche elettriche possono fissare l’azoto, come stabilito per la prima volta nel 1784 . E, poiché i fulmini sono così onnipresenti durante le eruzioni vulcaniche, innescati dalle vaste nubi fluttuanti di cenere , gli scienziati hanno pensato che i fulmini vulcanici avrebbero potuto avere un ruolo nell’innescare il ciclo dell’azoto prima che la vita si facesse strada nel mondo. Studi sperimentali hanno dimostrato che ciò era possibile, ma le prove geologiche della fissazione dell’azoto come risultato di questo processo sono scarse sul terreno.
Aroskay e il suo team hanno trovato questa prova, sotto forma di nitrati incorporati in antichi depositi vulcanici. Hanno raccolto campioni da una serie di depositi vulcanici provenienti da eruzioni esplosive in Turchia e Perù, avvenute tra 1,6 e 20 milioni di anni fa, e hanno cercato specificamente i nitrati, che sono il prodotto finale dell’ossidazione dell’azoto. Hanno trovato concentrazioni significative di nitrati in tutti i depositi campionati, con caratteristiche che indicavano che la maggior parte di essi si era formata durante le eruzioni vulcaniche. Questo, hanno detto i ricercatori, è stato notevole. Hanno anche campionato depositi vulcanici più giovani, di età compresa tra 75.000 e 55.000 anni circa, provenienti da eruzioni meno esplosive; anche lì trovarono nitrati. Non è stata trovata alcuna correlazione tra l’età del deposito e la concentrazione di nitrati, il che significa, secondo i ricercatori, che la deposizione dei composti non è il risultato di processi graduali che si verificano su tempi lunghi. I nitrati vengono scaricati nella roccia vulcanica in un colpo solo. Anche le concentrazioni di zolfo e cloro nei depositi erano coerenti con un’origine vulcanica. Nel loro insieme, ciò suggerisce che i fulmini vulcanici possono fissare l’azoto in quantità sufficientemente significative da svolgere un ruolo nella nascita della vita. E potrebbe darci uno strumento per interpretare altri depositi di nitrati nel mondo. Nel deserto di Atacama, ad esempio, la presenza di nitrati veniva attribuita alla deposizione atmosferica, perché si pensava che i rapporti degli isotopi dell’ossigeno non fossero possibili con la deposizione vulcanica. I risultati del team mostrano che questi legami sono possibili in grandi eventi esplosivi. “La scoperta del nitrato nei depositi vulcanici li rende la prima prova sul campo e archivio geologico della fissazione dell’azoto da parte dei fulmini vulcanici, e questo può avere importanti implicazioni”, scrivono i ricercatori .“Stimiamo che, in media, circa 60 teragrammi di azoto possano essere fissati durante un grande evento esplosivo. I nostri risultati suggeriscono un ruolo unico potenzialmente svolto dalle eruzioni esplosive subaeree nel fornire ingredienti essenziali per l’emergere della vita sulla Terra”.
