Origine dell’acqua
Ha dello straordinario il fatto che il nostro pianeta sia, per quanto se ne sa, l’unico, fra i miliardi di miliardi di corpi celesti, che abbia una temperatura superficiale tale da consentire l’esistenza dell’acqua allo stato liquido, cioè nella forma adatta alla vita. La temperatura media della Terra è infatti di circa 15 °C, equivalenti a 288 gradi della scala delle temperature assolute, o, come si dice, a 288 gradi Kelvin.
Se la temperatura media della Terra fosse di qualche grado sotto zero Celsius, l’acqua sarebbe solida e non ci sarebbe vita; se fosse al di sopra di 40 o 50 °C gran parte dell’acqua degli oceani evaporerebbe e si disperderebbe nell’atmosfera che avrebbe una composizione ben differente dall’attuale. 15 °C rappresentano perciò la temperatura media "giusta" per preparare le condizioni necessarie alla vita.
Rispetto agli spazi interplanetari circostanti, che sono alla temperatura di circa tre gradi Kelvin, la Terra è quindi un corpo molto caldo; la terra è freddissima rispetto alla temperatura della superficie del Sole, che è di circa 5000 gradi, per non parlare della temperatura all’interno del Sole e delle altre stelle che è di 10 milioni di gradi.
La temperatura della Terra probabilmente non era molto diversa dall’attuale quando la Terra si è formata, quattro miliardi e mezzo circa di anni fa: tale temperatura dipende dalla sostanziale uguaglianza fra la quantità di energia che ogni anno il pianeta riceve dal Sole e la quantità di calore che la Terra re-irraggia, nello stesso tempo, verso i freddi spazi interplanetari.
Se la temperatura superficiale del pianeta era all’origine poco differente da quella attuale, molto differente era la composizione dei gas dell’atmosfera. Mentre oggi l’atmosfera contiene azoto e ossigeno e piccole quantità di altri gas, all’inizio probabilmente conteneva idrogeno, ammoniaca, metano, piccole quantità di ossido di carbonio e di acqua allo stato di vapore: era, insomma priva o povera di ossigeno o, come si dice, era una atmosfera riducente.
L’acqua si è formata dalla modificazione chimica delle rocce interne della Terra che, nel loro raffreddamento, nel corso di alcuni miliardi di anni, hanno liberato l’acqua delle loro molecole; tale acqua lentamente si è dispersa nelle rocce terrestri ed è arrivata sulla superficie del pianeta.
Purtroppo abbiamo soltanto poche indirette informazioni sui primi tre miliardi e mezzo o quattro miliardi di anni della storia della Terra e certe sequenze di eventi possiamo solo immaginare. Quando la concentrazione dell’acqua nell’atmosfera è stata abbastanza elevata, la prima goccia di acqua liquida si deve essere separata dall’atmosfera e deve essere ricaduta sulla superficie terrestre, ri-evaporando immediatamente. Da quel drammatico e storico momento altra acqua si è formata allo stato liquido e ha cominciato a restare sulla superficie del pianete: la maggior parte dell’acqua presente sulla Terra deve essersi formata più o meno nel primo miliardo di anni del pianeta, un lungo periodo in cui la Terra deve essere stata interessata ad una pioggia continua con un continuo ciclo di evaporazioni e precipitazioni.
L’acqua cadendo sulla Terra ha cominciato a bagnare e poi a disgregare le rocce fino a raccogliersi negli avvallamenti formando le prime pozze di acqua che poi sarebbero cresciute lentamente trasformandosi negli attuali mari e oceani.
Per questo troviamo oggi nella grandissima massa degli oceani e dei mari quantità altrettanto enormi di sali disciolti: cloruro di sodio e cloruri di potassio e di magnesio, prima di tutti, ma grandissime quantità anche di tutti gli altri elementi noti in natura, provenienti, appunto dall’erosione iniziata in tempi lontanissimi e svoltasi per tempi lunghissimi.
L’acqua ha avuto un ruolo essenziale anche nella comparsa della vita sulla Terra. Sotto l’azione della radiazione ultravioletta solare e delle scariche elettriche, l’acqua si è combinata con gli altri componenti dell’atmosfera primitiva: metano, ammoniaca, ossido di carbonio, anidride carbonica, portando alla formazione delle prime molecole organiche semplici.
Secondo una fortunata immagine coniata dal biologo sovietico Oparin, l’acqua degli oceani primitivi è diventata una specie di "brodo caldo" pieno di molecole che, col passare del tempo, si sono trasformate in molecole sempre più complesse e simili a quelle che troviamo in tutti gli esseri viventi, soprattutto proteine.
La prima fase delle reazioni chimiche iniziali - la sintesi di amminoacidi in una atmosfera riducente con composizione simile a quella dell’atmosfera primordiale - è stata riprodotta in laboratorio; non si riesce invece ancora a sapere come e perché le molecole del brodo primordiale hanno acquistato, un giorno, la capacità di riprodursi, hanno dato luogo alla "vita", un fenomeno iniziato circa tre miliardi di anni fa.
è comunque certo che grazie all’acqua e dentro l’acqua si sono formati i primi esseri viventi. Come fossero le prime forme di vita è difficile dire: quasi certamente erano alghe microscopiche, almeno a giudicare dalle tracce fossili scoperte in rocce di circa tre miliardi di anni fa. In un qualche momento, nella storia dell’evoluzione, questi organismi monocellulari hanno sviluppato un sistema di "fabbricazione" della materia vivente attraverso la combinazione dell’anidride carbonica e dell’acqua, trasformate in materia organica con liberazione di ossigeno. La fonte di energia per questa sintesi era rappresentata dalla "radiazionesolare": il processo, che prende il nome di "fotosintesi", ha avuto un’importanza enorme: esso ha contribuito non solo a moltiplicare la quantità di materia organica e vivente sulla Terra, ma anche a immettere nell’atmosfera crescenti quantità di ossigeno.
A poco a poco sono diminuiti i composti idrogenati nell’originale atmosfera riducente e ci si è incamminati verso l’attuale atmosfera ossidante. L’ammoniaca si è trasformata in azoto, il gas presente attualmente in maggiore quantità (circa 70 %) nell’atmosfera; il metano si è trasformato in anidride carbonica che ha rappresentato la materia prima per la fotosintesi e che poi è stata trascinata dalle piogge nei mari; l’idrogeno si è trasformato in acqua che è andata ad aumentare il volume degli oceani.
Molto probabilmente la maggior parte di questi eventi si sono svolti nei mari, che all’inizio avevano una salinità molto inferiore all’attuale. In un qualche momento gli organismi viventi sono "approdati" sulle terre emerse ed hanno cominciato a differenziarsi in due grandi filoni, gli esseri viventi marini e quelli terrestri, con le infinite varietà che conosciamo oggi, fino a quando sono comparsi sulla Terra, in tempi recentissimi, sempre nelle scale geologiche, circa tre o due milioni di anni fa, gli esseri umani.
Tutta questa straordinaria avventura ha avuto come scenario e come protagonista il mondo dell’acqua.
