Un’origine remota per il carbonio della Terra

Le gocce di magma conservate nella lava di storiche eruzioni avvenute alle Hawaii ‘raccontano’ l’avvento del carbonio sul nostro pianeta: è questo il fulcro di un nuovo studio, coordinato dalle Università di Yale e della Columbia e pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences.

Secondo gli autori, la maggior parte del carbonio presente sulla Terra avrebbe avuto origine nel Sistema Solare esterno e avrebbe raggiunto il nostro pianeta soltanto nelle fasi finali del suo accrescimento. Il gruppo di lavoro è giunto a queste conclusioni analizzando piccole gocce di magma note come ‘inclusioni di fuso’ (melt inclusions), ovvero frammenti di roccia intrappolati all’interno di cristalli formatisi nella massa lavica. Queste gocce sono state individuate nella lava delle eruzioni sopra citate, tra cui si ricordano quelle di Keanakākoʻi, verificatesi tra il 1500 e il 1840, e quella più recente del Kīlauea Iki nel 1959.

Grazie a queste tracce, gli scienziati hanno potuto formulare la prima stima della composizione isotopica del carbonio del nucleo terrestre, un tipo di analisi che un tempo non era ritenuta possibile. Le gocce, invece, sono come una sorta di ‘istantanea’ di come si presentava il magma quando, in un lontano passato, si trovava ancora nelle viscere della Terra: i ricercatori hanno riscontrato la ‘firma’, particolarmente pesante, dell’isotopo carbonio-13 in un magma che dovrebbe provenire da porzioni di pennacchi vulcanici riconducibili all’area di confine tra il nucleo e il mantello.

Gli studiosi, inoltre, sono convinti che questo tipo di carbonio sia troppo pesante per derivare dal materiale roccioso e povero di tale elemento del Sistema Solare interno, vale a dire il materiale alla base della maggior parte della Terra. Il carbonio del nucleo, invece, è coerente con le condriti carbonacee: si tratta di meteoriti ricche di carbonio originarie del Sistema Solare esterno e contenenti anche composti organici e acqua.

Le condriti sarebbero giunte sul nostro pianeta in un momento preciso: appunto durante la fase conclusiva del processo di accrescimento, in modo da potersi inserire stabilmente nel nucleo. Gli studiosi, infatti, hanno osservato che se fossero giunte in una fase precedente, il carbonio sarebbe stato disperso nello spazio; se invece fossero arrivate oltre la finestra temporale sopra citata, avrebbero trovato un pianeta già consolidato senza possibilità di integrarsi.

I ricercatori ritengono che la loro analisi aggiunga nuovi dettagli a un tema molto dibattuto e che apra ulteriori scenari d’indagine sul legame tra il carbonio del nucleo ed episodi di vulcanismo particolarmente intensi.

In alto: elaborazione artistica dell’interno della Terra (Crediti: Nasa)

In basso: immagine di un’inclusione di fuso analizzata nello studio (Crediti: Yves Moussallam, ricercatore della Columbia University e primo autore dello studio)