La rotazione della Terra rallenta: un cambiamento invisibile ma cruciale
Fin dalla sua formazione, circa 4,5 miliardi di anni fa, la Terra ha subito un graduale rallentamento della sua rotazione, un fenomeno impercettibile su scala umana, ma determinante su scala geologica. L’origine di questo rallentamento risiede nell’interazione gravitazionale tra la Terra e la Luna, che si allontana progressivamente, generando un effetto frenante sul nostro pianeta. Le prove fossili mostrano che circa 1,4 miliardi di anni fa una giornata terrestre durava appena 18 ore, mentre circa 70 milioni di anni fa era ancora mezz’ora più breve rispetto a oggi.
Gli studi, come quello condotto nel 2021 dall’Università del Michigan e pubblicato su Nature Geoscience, hanno quantificato il fenomeno: la Terra guadagna circa 1,8 millisecondi ogni secolo. A prima vista, un cambiamento quasi irrilevante, ma che ha inciso profondamente sull’evoluzione della vita.
Il legame tra la durata del giorno e l’ossigenazione dell’atmosfera
Una delle più grandi trasformazioni avvenute sul nostro pianeta è stata il Grande Evento di Ossidazione, un fenomeno avvenuto circa 2,4 miliardi di anni fa. Durante questo periodo, i cianobatteri, organismi microscopici noti anche come alghe blu-verdi, cominciarono a produrre ossigeno attraverso la fotosintesi in quantità tali da trasformare radicalmente l’atmosfera terrestre.
Gregory Dick, microbiologo dell’Università del Michigan, ha suggerito che l’allungarsi delle giornate abbia favorito un ambiente più adatto alla produzione di ossigeno. Studi condotti nella Fossa di Middle Island nel Lago Huron hanno analizzato tappeti microbici moderni simili a quelli antichi, rivelando che i cianobatteri necessitano di un certo tempo dopo l’alba per avviare la fotosintesi: più lunga è la giornata, maggiore è il tempo disponibile per la produzione di ossigeno.
I tappeti microbici e il ritardo nella fotosintesi
Nel Lago Huron, osservazioni sui tappeti di microbi hanno rivelato una curiosa dinamica. Durante la notte, microbi che metabolizzano zolfo prendono il sopravvento, mentre con l’arrivo della luce solare i cianobatteri “pigri” impiegano diverse ore prima di iniziare la fotosintesi.
Secondo Judith Klatt, geomicrobiologa del Max Planck Institute for Marine Microbiology, questo ritardo mattutino limita la quantità di ossigeno che i cianobatteri possono produrre ogni giorno. Qui entra in gioco il concetto cruciale: giornate più lunghe, come spiegato dall’oceanografo Brian Arbic, avrebbero permesso una finestra più ampia di fotosintesi, influenzando così il livello di ossigeno nell’atmosfera primordiale.
Modellazione del passato: la diffusione molecolare e l’effetto planetario
Per testare questa ipotesi, gli scienziati hanno combinato esperimenti sul campo, simulazioni di laboratorio e modelli computazionali che collegano la produzione di ossigeno microbico alla storia della rotazione terrestre. Arjun Chennu, del Leibniz Centre for Tropical Marine Research, ha sottolineato che, mentre la luce solare varia rapidamente in giornate brevi, la produzione di ossigeno non può seguire altrettanto rapidamente a causa delle limitazioni della diffusione molecolare.
Questo “disaccoppiamento” tra luce e rilascio di ossigeno è risultato essere il meccanismo chiave che ha legato la meccanica planetaria al metabolismo microbico. I modelli hanno mostrato che sia il Grande Evento di Ossidazione sia il successivo Evento di Ossidazione Neoproterozoica, avvenuto tra 550 e 800 milioni di anni fa, corrispondono a periodi di allungamento delle giornate.
Il ballo delle molecole e dei pianeti: un intreccio cosmico
Come ha elegantemente affermato Chennu, questa scoperta connette la “danza delle molecole” all’interno dei tappeti batterici alla “danza della Terra e della sua Luna”. Una visione poetica ma profondamente scientifica che spiega come le leggi della fisica, agendo su scala planetaria e molecolare, abbiano contribuito a creare le condizioni per la nascita della vita complessa sulla Terra.
