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Organismi simili a batteri esistevano già 4 miliaridi di anni fa

Circa 35 km a sud di Inukjuak, un villaggio inuit nell’estremo nord del Quebec, c’è un posto inusuale. una cintura di roccia conosciuta come Nuvvuagittuq Supracrustal Belt, fatta per lo più di roccia grigio-verde, con delle venature di rosso. Se fai un giro in zona, e non sei un geologo, non riesci a capire cosa stai calpestando. Queste rocce si sono formate miliardi di anni fa sotto l’oceano preistorico, insieme a delle emissioni idrotermali. Ora, hanno rivelato tracce di vita straordinariamente antica, riscrivendo la storia del nostro pianeta.

Cintura Greenstone Nuvvuagittuq
LA CINTURA SOVRACROSTALE NUVVUAGITTUQ E ALCUNE DELLE ISOLE NASTAPOKA SULLO SFONDO. IMMAGINE: D.PAPINEAU

In un articolo su Nature, un team internazionale di ricercatori ha scritto che queste rocce hanno tra i 3,8 e i 4,3 miliardi di anni la roccia più antica mai trovata su questo pianeta. Ma non è tutto. Le loro strane strutture portano i segni della presenza di micoorganismi, rendendoli i più vecchi “microfossili” mai trovati, e la traccia più vecchia di vita sulla terra.

Il nostro pianeta ha soltanto 4,5 miliardi di anni. Quando queste rocce si sono formate, non meno di qualche milione di anni dopo che la Terra si è raffreddata e si sono formati gli oceani, c’era una atmosfera per lo più tossica e condizioni che non sarebbero considerate adatte a nessun organismo vivente. (Il primo periodo, l’Adeano, che risale a circa 4 – 4,5 milioni di anni fa, era così infernale da chiamarsi così in onore dell’Ade.) Ed è per questo che certe scoperte sono importanti: se la vita è riuscita a nascere nel nostro pianeta primitivo, ci sono delle possibilità che sia emersa anche su altri.

Il geochimico Dominic Papineau, originario del Quebec, ha compiuto una spedizione nella parte nord della regione nel 2011. Ci sono voluti tre voli in un piccolo elicottero per arrivare al sito, più tre ore di barca.

Papineau non pensava di trovare dei fossili, più che altro perché le rocce avevano subito tutte una metamorfosi (nel senso che si erano modificate sotto l’immensa pressione e calore della crosta terrestre, un processo che avrebbe dovuto distruggere qualsiasi segno di vita).

Per quello era curioso, ha detto, che le formazioni ferrose rosse fossero fuoriuscite dal paesaggio grigio-verde. “Una ipotesi a proposito di queste rocce è che ci fosse un coinvolgimento biologico nella loro formazione,” ha detto Papineau, professore all’University College London (UCL).

Alcuni tipi di batteri che esistono oggi riescono a ottenere nutrimento attraverso una reazione chimica. Papineau ha iniziato a ipotizzare che organismi simili esistessero già 4 miliardi di anni fa.

“Ero affascinato dall’occorrenza di queste rocce, perciò ho preso dei campioni,” ha detto Papineau. “Ma ciò che mi ha dato il sospetto che ci fosse qualcosa di importante conservato dentro è il fatto che ci ho trovato delle concrezioni [depositi minerali formati da microbi] di diaspro.”

ematite
TUBI DI EMATITE DALLA FONTE IDROTERMALE NSB CHE RAPPRESENTA IL PIÙ ANTICO MICROFOSSILE E LA PROVA DELLA PRIMA FORMA DI VITA SULLA TERRA. IMMAGINE: MATTHEW DODD

Un deposito di ematite (un minerale di ferro) è stato trovato nel diaspro simile al quarzo e ha formato una grande varietà di strutture che somigliano a tubi e filamenti, granuli e rosette. Nonostante ciò implichi un’origine organica, non è così scontato. Ci sono modi in cui le strutture possono essere create attraverso interazioni non-biologiche, così Papineau e gli altri scienziati hanno dovuto andare avanti. Una caratteristica interessante delle formazioni erano gli strati degli altri minerali intorno a loro.

“Le rosette che abbiamo documentato sono composte di carbonati tra cui apatite e carbonio grafitico,” ha detto. “Carbonato con apatite è davvero la sostanza delle ossa.”

In altre parole, c’era più materia organica di quanto non potesse essere originata dai microfossili. Alla UCL, lui e il capo-autore Matthew Dodd hanno usato il mircoscopio e lo spettroscopio per continuare a investigare su queste rocce. Alla fine, hanno concluso che c’erano prove della presenza di microfossili di antichi organismi ossidanti. Ci sono pochi posti al mondo dove puoi trovare rocce di questa età.

Ci sono gli stromatoliti della Groenlandia. Nel 2016, infatti, gli scienziati avevano annunciato di aver scoperto un fossile vecchio 3,7 miliardi di anni. Allora, era il più vecchio conosciuto. Queste erano prodotte nello stesso periodo geologico di quelle descritte nello studio condotto in Quebec, ed erano fatte da microorganismi che producono ossigeno. Ciò significa non solo che c’era la vita durante l’infanzia della terra, ma anche altro.

“Se c’era l’ossigeno che produceva microbi, così come microbi in grado di ossidare il ferro, allora c’è una diversità significativa,” ha detto Papineau.

Il fatto di avere scoperto due forme distinte di vita in un periodo così antico nella storia del pianeta presenta della implicazioni anche in merito alla ricerca di vita sugli altri pianeti. Se ben due specie distinte di batteri sono stati in grado di svilupparsi così presto sulla Terra, potremmo scoprire qualcosa di simile nelle sorgenti idrotermali negli Antichi Mari di Marte o nel probabile oceano che dovrebbe trovarsi sotto la superficie di Europa? Gli scienziati hanno già trovato delle concrezioni di ematite su Marte, scoperte dal rover Opportunity e soprannominate “mirtilli” .

ROSETTA MICROSCOPICA
UNA ROSETTA MICROSCOPICA DI CARBONATO DI FERRO CON STRATI CONCENTRICI DI INCLUSIONI DI QUARZO E UN CUORE DI UN SINGOLO CRISTALLO DI QUARZO CON PICCOLE INCLUSIONI DI EMATITE ROSSA DALLA NUVVUAGITTUQ SUPRACRUSTAL BELT. IMMAGINE: M.DODD

Apineau ha scelto il Quebec come il suo obiettivo, perché, dopo aver appreso del lavoro svolto in Groenlandia, sapeva di poter trovare dei campioni simili vicino a dove abita. “Questa è la mia regione. Questo è il mio paese,” ha dichiarato. E ora, esplorando le antiche rocce nelle zone  più settentrionali della loro terra, lui e i suoi collaboratori hanno riscritto la storia della vita sulla Terra.

Cintura Greenstone Nuvvuagittuq

La cintura di Nuvvuagittuq Greenstone è una sequenza di metamorfosi da mafico a vulcanica ultramafica e rocce sedimentarie associate (una cintura di greenstone ) situata sulla costa orientale della baia di Hudson, 40 km a sud est di Inukjuak , Quebec. Queste rocce hanno subito un ampio metamorfismo e rappresentano alcune delle più antiche rocce sulla Terra.

Sono stati pubblicati due articoli risalenti all’età della cintura di Greenstone Nuvvuagittuq. Un documento ha dato un’età di ca. 3.750 milioni di anni fa,mentre l’altro ha dato un’età di ca. 4.388 mya. Nel marzo 2017, l’era della cintura Nuvvuagittuq Greenstone era ancora irrisolta.  Nel marzo 2017, un rapporto pubblicato ha fornito prove per fossili di microrganismi in queste rocce, che sarebbe la più antica traccia di vita mai scoperta sulla Terra.

Nuvvuagittuq
Uno sperone di roccia metamorfosata proveniente da Nuvvuagittuq

Precedentemente chiamata Porpoise Cove Greenstone Belt, la Nuvvuagittuq Greenstone Belt è stata mappata per la prima volta nel 1965 dal Ministero delle risorse naturali del Quebec. L’area rimase più o meno non esaminata fino agli anni 2000, quando i rapporti preliminari di zirconio U-Pb risalenti nell’area della cintura trovarono zirconi con età fino a 3750 Ma. Da allora, la cintura Nuvvuagittuq Greenstone è diventata al centro di intensi studi. Vi è ancora un notevole disaccordo tra gli scienziati riguardo alla storia e all’età di questa struttura.

Il Greenstone Belt Nuvvuagittuq fa parte di un mafico unità denominata Ujaraaluk unità, che sono entrambi in subprovince Inukjuak dellaMinto Block. Nel 2007, utilizzando la datazione al piombo di uranio su zirconi , il Nuvvuagittuq aveva una data di almeno 3,7 miliardi di anni. Questa misurazione è stata effettuata utilizzando la datazione al piombo di uranio su zirconi trovati all’interno di intrusioni granitiche che tagliano parti della cinghia e, quindi, sono più giovani delle caratteristiche che taglia. Questa misura è ampiamente accettata. Tuttavia, da solo non fornisce un’età massima.

Nel 2012 la datazione samario-neodimio e il frazionamento di isotopi al neodimio sono stati utilizzati per stabilire un’età di 4321 Ma per la cintura Nuvvuagittuq Greenstone. Ciò è stato ottenuto datando gabbi intrusi e misurando il frazionamento isotopico al neodimio in membri meno deformati dell’unità Ujaraaluk . L’età di 4321 Ma avrebbe reso la cintura di Nensvuagittuq Greenstone le più antiche rocce conosciute sulla Terra .

Nel 2012, ulteriori studi sugli zirconi dannosi prelevati da scisti di quarzo – biotie nell’NGB hanno riportato un’età massima di 3780 Ma. Quest’ultimo studio afferma che l’età di 4321 Ma non riflette l’NGB, ma piuttosto riflette i rapporti isotopici ereditati dalla crosta di Hadean che si sciolse per formare le rocce madri dell’NGB. A partire da marzo 2017, questo disaccordo nella datazione è rimasto irrisolto. La cintura Nuvvuagittuq Greenstone contiene 3 componenti principali:

  • Cummingtoniti , anfiboli metamorfici , che formano la maggior parte della cintura
  • Mafici e ultramafiche davanzali che intromettersi anfiboliti
  • Formazioni di ferro fasciate , roccia sedimentaria che si è formata nell’acqua di mare
Granato in “finta anfibolite”, cintura Nuvvuagittuq Greenstone.

L’anfibolite cummingtonite che domina la cintura è insolito che sezioni della roccia abbiano un colore grigio-beige, rispetto al verde scuro delle comuni anfiboliti, dandole il soprannome di “finta anfibolite”. L’anfibolite di cummingtonite mostra foliazione gneissica , con cummingtonite, quarzo , biotite e feldspato di plagioclasio come componenti primari. Le anfiboliti della cummingtonite vanno dal granato al granato e sono interpretate come rocce vulcaniche altamente sedimentarie metamorfizzate. 

Davanzali ultramafici e gabbroici appaiono comunemente sulla parte settentrionale della cintura. Questi davanzali vanno da 5 a 30 m di larghezza e hanno interni ricchi di serpentino e talco con margini ricchi di anfibolo . Rappresentano un evento di intrusione significativo nella storia dell’NGB. 

La formazione di ferro legato può essere rintracciata continuamente attraverso la parte settentrionale della cintura. La formazione è composta principalmente da quarzo , magnetite e grunerite.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Nadeau, P. Indagine strutturale della Porpoise Cove Area, Provincia Nord-Orientale Superiore, Québec settentrionale. (2003).
  2. Cates, NL & Mojzsis, SJ Pre-3.750 Ma rocce sopracrustali della cintura sopracrustale di Nuvvuagittuq, Québec settentrionale. Pianeta terra. Sci. Lett. 255, 9–21 (2007).
  3. O’Neil, J., Carlson, RW, Paquette, J.-L. & Francis, D. Età di formazione e storia metamorfica della cintura di Nuvvuagittuq Greenstone. Precambrian Res. 220-221, 23–44 (2012).
  4. Dodd, Matthew; et al. (2017). “Prove per i primi anni di vita nei più antichi precipitati idrotermici della Terra” . Natura . 543 (7643): 60–64. doi : 10.1038 / natura21377 . PMID  28252057 .
  5. Cates, NL, Ziegler, K., Schmitt, AK & Mojzsis, SJ Ridotta, riutilizzata e riciclata: gli zirconi Detrital definiscono un’età massima per gli Eoarchici (circa 3750–3780 Ma) Nuvvuagittuq Supracrustal Belt, Québec (Canada) . Pianeta terra. Sci. Lett. 362, 283–293 (2013).
  6. O’Neil, J. et al. in Earth’s Oldest Rocks, Capitolo 3.4, Vol. 15, (Elsevier, 2007).
  7. Turner, S., Rushmer, T., Reagan, M. & Moyen, J.-F. Scendi presto? Inizio della subduzione sulla Terra. Geologia 42, 139-142 (2014).
  8. Konhauser, KO et al. I batteri avrebbero potuto formare le formazioni di ferro fasciate Precambrian? Geology 30, 1079 (2002).
  9. CNN, James Griffiths e Judith Vonberg. “Trovato microfossili più antichi del mondo, dice lo studio” . CNN . Estratto il 07-03-2017 .
  10. Zimmer, Carl (2017-03-01). “Gli scienziati affermano che i fossili di batteri canadesi potrebbero essere i più antichi della Terra” . Il New York Times . ISSN  0362-4331 .

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