Ti piace il profumo delle rose primaverili? Ti piace il canto degli uccelli estivi e i colori del fogliame autunnale? Sappi che per tutto questo devi ringraziare la stabilizzazione dello strato di ozono; situato nella stratosfera, dove protegge la Terra dalle radiazioni ultraviolette dannose, lo strato di ozono svolge un ruolo chiave nella conservazione della biodiversità del pianeta.
Perché lo strato di ozono è così importante
Ora potremmo avere un’idea più chiara del perché ci sia voluto così tanto tempo, e si parla di oltre 2 miliardi di anni, per stabilizzarsi.
Secondo un nuovo studio guidato da Yale, l’atmosfera primitiva della Terra ospitava una battaglia epica tra iodio e ossigeno, che ha effettivamente ritardato la creazione di uno strato di ozono stabile, necessario per proteggere la vita complessa dalla maggior parte delle radiazioni ultraviolette (UVR) del sole.
La nuova teoria, descritta in uno studio pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academies of Science, potrebbe risolvere un mistero che ha sconcertato gli scienziati per centinaia di anni.
“L’origine e la diversificazione della vita complessa sulla Terra rimangono una delle domande più profonde e durature della scienza naturale“, ha affermato Jingjun Liu, dottorando in scienze della Terra e dei pianeti a Yale e autore principale e corrispondente del nuovo studio.
In effetti, gli scienziati si sono a lungo chiesti perché le piante terrestri non siano emerse sulla Terra fino a 450 milioni di anni fa, nonostante i loro antenati, i cianobatteri, esistessero già da 2,7 miliardi di anni e allo stesso modo, non ci sono fossili di animali o piante terrestri complessi prima dell’era cambriana (541-485 milioni di anni fa), nonostante le prove di microfossili molto più antichi.
“L’unica spiegazione esistente afferma che questo ritardo sia una caratteristica intrinseca dell’evoluzione, ovvero che sia richiesto un enorme lasso di tempo“, ha detto Noah Planavsky, professore di scienze della Terra e dei pianeti e membro del Yale Center for Natural Carbon Capture, nonché autore senior del nuovo studio. “Tuttavia, questa nozione non spiega come e perché la vita complessa sia originata e si sia diversificata“.
Lo strato di ozono e il suo ruolo sulla stablizzazione delle stagioni
Il nuovo studio suggerisce che qualcosa oltre al fattore tempo sia stato responsabile: la stabilizzazione ritardata dello strato di ozono terrestre, causata da elevate concentrazioni di iodio marino, che impedivano la formazione di uno scudo protettivo contro le radiazioni UVR nell’atmosfera.
La produzione di ozono dipende dall’ossigeno atmosferico e dalla radiazione ultravioletta di fondo. È ampiamente accettato dagli scienziati che, una volta che la Terra ha raggiunto una concentrazione sostanziale di ossigeno atmosferico, il pianeta abbia formato uno strato di ozono che ha permesso all’evoluzione biologica di procedere senza ostacoli.
“Mettiamo in discussione questo paradigma considerando come l’evoluzione del ciclo dello iodio terrestre possa aver influenzato l’abbondanza e la stabilità dell’ozono“, ha detto Liu.
Per lo studio, un team di ricerca guidato da Yale ha analizzato molteplici prove geologiche indipendenti e ha sviluppato un modello oceano-atmosfera per ricostruire le dinamiche iodio-ozono della Terra primitiva; i ricercatori hanno scoperto che un contenuto elevato di ioduro marino (formato quando lo iodio si combina con un altro elemento per formare un sale) ha prevalso per gran parte della storia della Terra.
Questo avrebbe portato a significative emissioni di iodio inorganico nell’atmosfera dopo l’aumento dell’ossigeno, con il potenziale di perturbare lo strato di ozono.
Perché lo strato di ozono è più di quanto possa sembrare in apparenza
Il meccanismo di distruzione dell’ozono da parte dello iodio è simile al processo con cui i clorofluorocarburi (CFC) hanno creato il “buco dell’ozono” sopra l’Antartide; quando i CFC subiscono fotolisi, rilasciano cloro reattivo, che distrugge cataliticamente l’ozono nella stratosfera, portando a una riduzione fino al 50% sopra l’Antartide continentale durante il picco del problema.
“I cicli catalitici di distruzione dell’ozono guidati dallo iodio seguono un processo simile e sono cineticamente molto più veloci rispetto a quelli che coinvolgono il cloro reattivo“, ha affermato Planavsky. “I nostri calcoli fotochimici indicano che anche un moderato aumento delle emissioni di iodio inorganico marino potrebbe comportare una riduzione dell’ozono atmosferico di decine o addirittura centinaia di volte rispetto ai livelli moderni.”
Liu ha osservato che, su scala globale, livelli di ozono instabili e bassi probabilmente sono persistiti da 2,4 miliardi di anni fa fino a circa mezzo miliardo di anni fa. “Durante questo intervallo, anche con alti livelli di produzione di ossigeno, l’ozono atmosferico avrebbe potuto essere molto basso ed era probabilmente instabile, portando a flussi periodici o persistenti di radiazioni UV solari sulla superficie terrestre“, ha detto Liu.
Dalton Hardisty della Michigan State University, James Kasting della Pennsylvania State University e Mojtaba Fakhraee di Yale sono coautori dello studio.
