Grande ossidazione

Il racconto

Un veleno che diventò aria

Oggi circa un quinto dell'aria che respiriamo è ossigeno. Ci sembra normale, ma per quasi la metà della storia della Terra l'aria non ne conteneva praticamente nulla. Gli esseri viventi dell'epoca erano microbi che vivevano senza ossigeno, e per molti di loro l'ossigeno era un veleno, perché reagisce con le molecole delle cellule e le danneggia. Quando cominciò ad accumularsi nell'atmosfera, fu quindi una catastrofe per una parte di loro. Alcuni scienziati chiamano questo evento «catastrofe dell'ossigeno»; il nome più usato è Grande ossidazione.

Gli scienziati la collocano intorno a 2,4 miliardi di anni fa, in un periodo che dura alcune centinaia di milioni di anni. Non fu un momento solo, ma una trasformazione lenta e irregolare. Alcune tracce suggeriscono che piccole quantità di ossigeno si fossero già formate prima, a ondate, e poi fossero scomparse di nuovo.

L'ossigeno non si accumulava subito

I cianobatteri producevano ossigeno già da centinaia di milioni di anni, ma l'aria restava senza. Dove andava a finire? L'ossigeno è un gas molto reattivo: se c'è qualcosa con cui combinarsi, lo fa. Nei mari primitivi c'era moltissimo ferro disciolto, portato dai vulcani e dalle sorgenti calde del fondo. Appena l'ossigeno veniva prodotto, si univa al ferro, che diventava ruggine e cadeva in fondo al mare sotto forma di minerali rossastri.

Strato dopo strato, per centinaia di milioni di anni, questo processo creò depositi enormi, che oggi chiamiamo formazioni di ferro a bande: rocce a strisce alternate, rosso scuro e grigie, di cui si trovano grandi giacimenti in Australia, in Brasile, in Canada e in Nord America. Sono tra le principali miniere del mondo e forniscono gran parte del ferro con cui si fanno l'acciaio, le automobili e i ponti. Quando il ferro disciolto finì, e anche gli altri gas e minerali che assorbivano ossigeno furono saturi, l'ossigeno prodotto dai microbi cominciò a restare libero nel mare e poi a salire nell'aria.

Le prove nelle rocce

Come si sa che l'aria cambiò? Le rocce lo raccontano. Prima di 2,4 miliardi di anni fa si trovano minerali, come la pirite e l'uraninite, che nelle sabbie dei fiumi si conservano solo in assenza di ossigeno, perché altrimenti si consumerebbero a contatto con l'aria. Dopo quel periodo non si trovano più. In compenso compaiono i «letti rossi», rocce rosse sulle terre emerse, colorate dalla ruggine che si forma quando il ferro è esposto all'aria. Inoltre cambiano le tracce di zolfo nelle rocce, con una firma particolare che sparisce quando l'atmosfera si arricchisce di ossigeno.

Un mondo che si raffredda

La Grande ossidazione ebbe un effetto inaspettato sul clima. Prima l'aria conteneva un po' di metano, un gas serra molto efficace, che aiutava a tenere il pianeta caldo mentre il Sole era ancora debole. L'ossigeno distrugge il metano. Con meno metano, secondo molti studiosi, la Terra si raffreddò, e subito dopo, tra circa 2,4 e 2,1 miliardi di anni fa, ci furono le glaciazioni dette «uroniane», dal nome di una regione del Canada. Alcuni studiosi pensano che il ghiaccio abbia coperto gran parte del pianeta, ma il dibattito è aperto.

Intanto la vita si adattava. Molti microbi che non sopportavano l'ossigeno si ritirarono nei luoghi dove ancora non arrivava: il fondo dei mari, il fango, le sorgenti calde, l'intestino degli animali, che sarebbero comparsi molto più tardi. Altri microbi, invece, impararono a usarlo. Respirare ossigeno permette di ricavare molta più energia dal cibo rispetto ad altri metodi, e questo aprì la strada a organismi più grandi, più attivi e più complicati.

Quanto ossigeno ci fosse allora non è chiaro. Gli scienziati pensano che fosse ancora una frazione molto piccola di quello di oggi, e che il livello attuale sia stato raggiunto in altre fasi, centinaia di milioni di anni dopo. Questo non toglie importanza alla Grande ossidazione: fu la prima grande trasformazione dell'aria causata da esseri viventi.