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Cambiamenti climatici - Ipotesi Gaia

Tabella di confronto della composizione atmosferica attuale della terra con quella dell’atmosfera primordiale e dell’atmosfera di altri pianeti

Nel 1961 ha avuto inizio l’esplorazione umana dello spazio, con il lancio della sonda sovietica Venus verso il pianeta Venere. Nel 1969 gli astronauti americani misero piede sulla Luna durante la missione Apollo 11. In seguito anche altri pianeti, con i rispettivi satelliti, furono esplorati, ma nessuna delle missioni potè constatare presenza di vita su di essi, né verificare l’esistenza di condizioni ambientali compatibili con la vita.

Gli studiosi ritengono che le condizioni chimico-fisiche necessarie per realizzare la vita siano limitate e ben pochi corpi celesti possono presentarle. A livello molecolare, infatti, vi devono essere una serie di reazioni tra sostanze carboniose possibili solo a temperature tra 0 ° C e 40 ° C, a pressioni di 1 o poche atmosfere, alla presenza di acqua allo stato liquido. Ad esempio Venere è troppo caldo (480° C), Marte troppo freddo (- 23°C). le condizioni degli altri pianeti sono ancora più ostili.

Le osservazioni dell’atmosfera degli altri pianeti del sistema solare sono di grande importanza per l’interpretazione dei processi che avvengono nella nostra atmosfera, e viceversa: per esempio, lo studio del pianeta Venere, la cui atmosfera si presenta ricca di CO2 e povera d’ossigeno, dovrebbe condurre alla valutazione del contributo dato dalla vegetazione alla produzione dell’ossigeno nel processo evolutivo dell’atmosfera terrestre. Elementi interpretativi di grande utilità sono provenuti, in particolare, dall’analisi delle strutture atmosferiche dei pianeti cosiddetti giganti, ossia Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Si pensa che la vita sulla Terra sia nata grazie ad una serie di eventi chimico-fisici irripetibili nella loro esatta sequenza. Animali  e piante sono il risultato di lunghi processi evolutivi, fatti di trasformazioni selezionati da cambiamenti ambientali casuali e variabili.

Il fenomeno della vita che caratterizza la Terra è quindi unico al momento. Ragione in più per rispettare ogni ambiente ed ogni essere vivente, in quanto rappresenta qualcosa di unico nell’Universo.

Atmosfera primordiale dall’origine a 2-3 miliardi di anni fa

A questo proposito, è stata avanzata una teoria interessante rispetto al modo in cui la flora e la fauna costituenti il bioma terrestre regolano attivamente la composizione dell’atmosfera e la temperatura: è quella formulata agli inizi degli anni sessanta dal chimico inglese James Lovelock insieme con la biologa americana Lynn Margulis, i quali concepirono la terra come un unico sistema fisiologico, un'entità viva, chiamando tale ipotesi Gaia (con una deformazione del termine greco Gea, cioè terra, che per i Greci era una divinità). In questa visione gli organismi viventi, il clima, l'ambiente terrestre, formano una totalità, un unico super-organismo in cui l'attività biotica modifica gli aspetti abiotici e questi a loro volta  influiscono sull'evoluzione e sul mantenimento della vita sul pianeta. Partendo dal principio di equilibrio (stato di stabilità in cui non si può estrarre energia e che corrisponde, dal punto di vista chimico, alla morte) Lovelock verificò che là dove prevale l’anidride carbonica (come su Marte) ci sono poche probabilità di vita organica, essendo questo un gas poco reattivo.

L’atmosfera marziana, rimasta costante per centinaia di milioni di anni, è costituita per il 95 % da anidride carbonica, per il 2,7 % da azoto, per l’1,6% da argon e solo per lo 0,13% da ossigeno. La Terra, invece, è caratterizzata da questa miscellanea di gas: 78% azoto, 21% ossigeno, 0,9% argo, tracce di anidride carbonica ed altri gas. Dal confronto delle relative composizioni ci si può chiedere cosa sia responsabile di tanta diversità e se l’atmosfera terrestre sia sempre stata così. Se facessimo un salto indietro nel tempo, prima della comparsa della vita sulla Terra, troveremmo un atmosfera molto simile a quella di Marte, sicuramente con una percentuale molto elevata di anidride carbonica. Poi, probabilmente in alcune sorgenti idrotermali, come suggerisce il geologo Euan Nisbet, l’evoluzione degli enzimi chiave ebbe inizio. La comparsa delle prime cellule consentì poi l’assorbimento di azoto e l’emissione di ossigeno grazie ai primi meccanismi fotosintetici in primordiali batteri come i cianobatteri verdi, che mutarono progressivamente la composizione gassosa del pianeta.

Lo studio dell’evoluzione chimica atmosferica rappresentò, per Lovelock, il punto di partenza per la formulazione dell’Ipotesi Gaia.

Gaia può essere definita come un sistema complesso che comprende l'atmosfera, gli oceani e la superficie delle rocce, che si è sviluppato e continua a svilupparsi con un processo evolutivo che coinvolge contemporaneamente i viventi ed il loro ambiente. Gli organismi condizionano l'ambiente e questo, a sua volta, condiziona le forme della vita. In tale sistema, clima e composizione chimica si regolano in maniera automatica, ovvero si autoregolano, per mantenersi sempre in uno stato favorevole alla vita; questa autoregolazione si realizza man mano che il sistema si evolve, senza rispondere a nessun progetto preventivo e senza un fine particolare. Gaia è un superorganismo capace di regolare la non-vita per la vita.

Una dimostrazione evidente dell'esistenza di Gaia sarebbe la stessa atmosfera, definita “improbabile” da Lovelock. L'aria che respiriamo è, infatti, una miscela di gas altamente reattivi. Nella sua composizione è presente l'ossigeno, indispensabile alla vita, ma insieme al metano, che reagisce con l'ossigeno in presenza della luce solare formando anidride carbonica e acqua. Il tasso di metano può rimanere costante perché questo gas viene reintegrato dagli organismi metanogeni che ne producono circa 500 milioni di tonnellate per anno.

Se la vita scomparisse improvvisamente dalla Terra, tutti gli elementi chimici che costituiscono la superficie terrestre, gli oceani e l'atmosfera reagirebbero tra loro fino ad esaurire ogni reazione possibile: il pianeta diventerebbe troppo caldo, arido, inadatto alla vita.

Lovelock sostiene che le condizioni fisiche e chimiche della superficie della terra, dell'atmosfera e degli oceani sono state rese adatte alla vita e vengono continuamente rese tali grazie alla presenza della vita stessa. Quindi, l'atmosfera con la sua attuale composizione può essere considerata un prodotto del metabolismo di Gaia, il risultato di uno scambio attivo di gas con gli organismi viventi. Tutta la materia vivente sulla Terra, (dai più piccoli organismi come i virus, fino alle balene ed alle sequoie), deve essere considerata come una singola entità vivente capace di mantenere l'atmosfera terrestre nelle condizioni più adatte alle sue necessità. Tutto ciò contrasta con la visione che ipotizza che la vita si sia adattata alle condizioni del pianeta ed abbia potuto manifestarsi sulla Terra e non altrove nel sistema solare, perché solo sulla Terra esistevano le condizioni adatte.

Nelle loro opere Lovelock e Margulis dedicano una particolare attenzione alla tendenza dell'uomo a degradare l'ambiente per soddisfare le proprie esigenze. Gaia reagisce alle modificazioni indotte dall'azione dell'uomo, ma le sue risposte obbediscono alle leggi della cibernetica ed i tempi di risposta sono quelli dei sistemi di retroazione, cioè estremamente lunghi. Una simile lentezza permette di comprendere abbastanza in fretta se le cose tendono al peggio. Prima che possiamo rendercene conto, la situazione ambientale può peggiorare in modo pericoloso e, a causa di questa lentezza nelle risposte che caratterizza il sistema, non possiamo fare nulla per rimediare efficacemente in tempi brevi.

Dopo un periodo di indifferenza, a partire dagli anni Ottanta, l'ipotesi Gaia ha cominciato ad alimentare un articolato dibattito tra gli scienziati. La teoria di Lovelock e Margulis ha, comunque, il merito di aver sollevato la questione sul ruolo svolto degli esseri viventi nella regolazione del loro ambiente. Ipotesi Gaia è così diventata il punto di riferimento di coloro che avvertono l’appartenenza ad un insieme che comprende tutto il pianeta in una totalità che include anche noi stessi. Un'idea che può condurre le coscienze ad una maggior attenzione e sensibilità noi confronti dell'ambiente di cui siamo parte.