Le gocce d'acqua di mare racchiudono tracce di un mondo antico

May 30, 2023

Il sale marino nasconde un segreto: minuscole goccioline dell'acqua di mare da cui proviene, che preservano la storia geologica.

Utilizzando attrezzature specializzate ottenute dai fondi della National Science Foundation, Mebrahtu Weldeghebriel, PhD '22, ricercatore post-dottorato presso l'Università di Princeton, e Tim Lowenstein, illustre professore di Scienze della Terra della Binghamton University, sono stati in grado di ricostruire i cambiamenti nella chimica dell'acqua di mare negli ultimi 150 milioni di anni, acquisendo inoltre informazioni sui processi geologici correlati e sui cambiamenti climatici. Il loro articolo, “Seafloor Hydrothermal Systems Control Long-Term Changes in Seawater [Li+]: Evidence from Fluid Inclusions”, è stato recentemente pubblicato sulla rivista Science Advances.

L’oceano “è come una gigantesca zuppa di diversi elementi”, ha spiegato Lowenstein. "Il sodio e il cloruro sono i più comuni, ma ce ne sono dozzine di altri disciolti nell'acqua di mare in tracce, come il litio."

Hanno esaminato il sale marino (salgemma) formatosi in tempi diversi negli ultimi 150 milioni di anni in bacini sedimentari geograficamente diversi negli Stati Uniti, in Europa, in Asia e in Africa. All'interno dei campioni di sale c'erano minuscole sacche contenenti un po' di antica acqua di mare.

Per accedere alle minuscole goccioline, i ricercatori hanno utilizzato un laser per praticare dei fori nei cristalli di sale e quindi uno spettrometro di massa per analizzare i diversi oligoelementi presenti. In questa ricerca, si sono concentrati specificamente sulla concentrazione di litio, un oligoelemento che ha subito una diminuzione di sette volte negli ultimi 150 milioni di anni, parallelamente a un aumento del rapporto magnesio/calcio.

Ma perché?

La causa delle variazioni a lungo termine nella composizione dell’acqua di mare è stata dibattuta negli ultimi due decenni. I ricercatori hanno proposto che il calo della concentrazione di litio nell’acqua di mare sia principalmente associato alla ridotta produzione di crosta oceanica e alla diminuzione dell’attività idrotermale del fondale marino, entrambi influenzati dai movimenti delle placche tettoniche. Il rallentamento dell’attività delle placche negli ultimi 150 milioni di anni ha portato a una minore aggiunta di litio nell’oceano e a una riduzione della quantità di anidride carbonica rilasciata nell’atmosfera, che alla fine ha portato al raffreddamento globale e all’attuale era glaciale. Tornando indietro di 150 milioni di anni, la Terra era un luogo più caldo con più anidride carbonica nell’atmosfera e più litio nel mare.

"Esiste uno stretto legame tra la chimica dell'oceano e la chimica dell'atmosfera", ha detto Weldeghebriel. "Qualsiasi cambiamento avvenga nell'oceano riflette anche ciò che sta accadendo nell'atmosfera."

Nel complesso, la ricerca di Weldeghebriel e Lowenstein ha fatto un progresso significativo nella comprensione della chimica degli antichi oceani della Terra e di come il movimento delle placche tettoniche abbia influenzato la composizione dell'idrosfera e dell'atmosfera della nostra Terra. Tali cambiamenti chimici hanno un impatto anche sulla biologia, come ad esempio sulle creature marine che costruiscono i loro gusci di carbonato di calcio.

"Gli oceani e l'atmosfera sono collegati tra loro e il modo in cui cambiano è correlato", ha spiegato Lowenstein. "Tutto è connesso."