"L'acqua è vita" non è solo un modo di dire: senza acqua liquida, sulla Terra non esisterebbe nessuna delle forme di vita che conosciamo. Ma il suo ruolo non si ferma alla biologia. L'acqua è anche il lubrificante invisibile che permette al mantello terrestre — lo spesso strato di roccia semi-solida compreso tra la crosta e il nucleo — di muoversi, sia pur lentissimamente. Idratando le rocce profonde, l'acqua le rende più "scorrevoli", permettendo agli strati di scivolare l'uno sull'altro. Questo movimento alimenta il ciclo tettonico, il meccanismo che nel corso di centinaia di milioni di anni contribuisce a regolare il movimento delle zolle terrestri, a riciclare rocce e gas attraverso il mantello e, non ultimo, il clima del pianeta. «L'acqua liquida è l'ingrediente chiave dell'abitabilità della Terra», scrive il geoscienziato Alfred Wilson, dell'Università di Leeds, in un commento pubblicato su Nature Geoscience che accompagna un nuovo studio dedicato proprio alle riserve d'acqua nascoste nelle profondità del pianeta.. Da dove viene e dov'è finita l'acqua? Se da un lato già si sapeva della presenza di acqua nelle profondità della Terra dall'altro rimanevano aperte due domande... "Da dove arriva l'acqua imprigionata nel mantello?" Gli scienziati hanno due ipotesi principali. La prima è che siano stati gli asteroidi, nei primi convulsi milioni di anni di vita del Sistema Solare, a portare l'acqua sulla Terra, la quale sarebbe rimasta intrappolata nel pianeta fin dalla sua formazione. La seconda ipotesi è che l'acqua sia arrivata più tardi, andando a idratare un mantello che in origine era completamente o quasi arido.. La seconda domanda è: «Dove si nasconde quest'acqua all'interno di un mantello che si estende per migliaia di chilometri sotto i nostri piedi?». Il nuovo studio prova a colmare quest'ultima lacuna, indicando come luogo più probabile la zona di confine tra il mantello e il nucleo esterno liquido della Terra — una regione che si trova a quasi 2.900 chilometri di profondità. È proprio in questa fascia che le indagini sismiche hanno individuato da tempo strane anomalie chiamate "zone a velocità ultrabassa": porzioni di mantello in cui le onde sismiche rallentano in modo anomalo, un indizio che lì la composizione della roccia è diversa dal resto del mantello.. Il mantello inferiore: un ambiente ostile all'acqua Per orientarsi, è utile sapere che il mantello inferiore della Terra si estende all'incirca tra i 660 e i 2.900 chilometri di profondità. È dominato da due minerali, la bridgmanite e il ferropericlasio, entrambi considerati sostanzialmente "secchi", cioè incapaci di trattenere quantità significative di acqua nella loro struttura cristallina. Altri minerali potenzialmente idrati esistono, ma per restare stabili a quelle pressioni e temperature richiedono composizioni chimiche molto particolari, oppure semplicemente si decompongono con il calore estremo che regna nel mantello più profondo, quasi identico a quello della superficie del Sole. Di fronte a questo apparente vicolo cieco, il gruppo di ricerca ha deciso di cercare altrove.. Diamanti, laser e una scoperta inattesa Per simulare le condizioni estreme del mantello profondo — pressioni di centinaia di migliaia di atmosfere e temperature di migliaia di gradi — i ricercatori hanno utilizzato celle a incudine di diamante riscaldate a laser. Si tratta di strumenti che schiacciano campioni grandi appena una frazione di millimetro tra due punte di diamante distanti tra loro quanto lo spessore di un foglio di carta, mentre potenti fasci laser li colpiscono per riprodurre il calore delle profondità terrestri.. In queste condizioni estreme è emersa una sorpresa: due composti mai osservati prima, entrambi ossidrossidi di ferro — cioè minerali che combinano ferro, ossigeno e idrogeno — capaci di intrappolare quantità elevate di acqua. Va precisato che si tratta, per ora, di una dimostrazione di possibilità, non di certezza, anche se spiegano in modo incredibilmente preciso dove può essere intrappolata l'acqua: gli esperimenti provano che queste fasi minerali possono formarsi ed essere stabili nelle condizioni del mantello profondo, ma non dimostrano in modo diretto che siano davvero presenti all'interno della Terra in questo momento. «L'identificazione di questi ossidrossidi di ferro è importante perché sono fasi dense e apparentemente stabili, capaci di catturare e trattenere acqua in un'ampia gamma di condizioni del mantello inferiore», scrive Wilson nel suo commento. Un dettaglio significativo è che questi minerali si formano anche quando l'acqua a disposizione è pochissima. In alcuni esperimenti il materiale di partenza conteneva meno dello 0,1% di acqua, eppure questa quantità minima è bastata a stabilizzare le nuove fasi cristalline. È un punto cruciale, perché le profondità della Terra non vanno immaginate come un oceano sotterraneo: qualunque riserva d'acqua lì presente deve necessariamente essere "intrappolata" dentro reticoli minerali, spesso in ambienti dove l'acqua allo stato libero è praticamente inesistente.. Un ascensore verso il nucleo C'è un altro elemento che rende interessante questa scoperta: entrambi i minerali sono stabili nelle condizioni estreme del mantello inferiore e risultano decisamente più densi delle rocce circostanti. Questo significa che, quando l'antico "oceano di magma basale" — l'immenso mare di roccia fusa che ricopriva la Terra nelle sue primissime fasi di vita, miliardi di anni fa — si è progressivamente raffreddato e solidificato, questi minerali ricchi d'acqua potrebbero essersi formati per primi e poi essere sprofondati, per pura densità, fino al confine tra mantello e nucleo, dove si troverebbero tuttora. Ma quest'acqua imprigionata non è detto che resti tale per sempre. Il mantello terrestre, pur essendo solido, si muove in tempi geologici attraverso un fenomeno chiamato convezione: enormi porzioni di roccia risalgono lentamente verso la superficie e altre sprofondano, in un ciclo che dura centinaia di milioni di anni. Quando il materiale ricco d'acqua viene trascinato verso l'alto da questi movimenti, la pressione diminuisce progressivamente e a un certo punto i minerali potrebbero diventare instabili, liberando l'acqua che custodivano e trasferendola ad altre fasi minerali del mantello. Da lì, parte di quest'acqua potrebbe risalire fino alla superficie attraverso i pennacchi del mantello — colonne di roccia calda che salgono dal profondo, all'origine di fenomeni vulcanici come quelli delle Hawaii — e attraverso l'attività vulcanica in generale.. Vale la pena ricordare, a proposito delle difficoltà di questo tipo di ricerca, che l'uomo non ha mai potuto scavare davvero in profondità per verificare di persona cosa si nasconda nel sottosuolo: il foro più profondo mai realizzato, il celebre pozzo superprofondo di Kola in Russia, ha raggiunto poco più di 12 chilometri, una frazione infinitesimale rispetto ai quasi 2.900 chilometri di spessore del mantello. Per questo, ricreare in laboratorio le condizioni fisiche del profondo sottosuolo resta l'unico modo per capire cosa può davvero esistere là sotto.. Le domande ancora aperte Nonostante l'entusiasmo, restano molti punti interrogativi, e lo stesso Wilson definisce il quadro attuale "incompleto". Non è ancora chiaro con esattezza quanta acqua questi minerali possano effettivamente contenere, né cosa accada davvero quando raggiungono il confine tra nucleo e mantello. Resta inoltre da capire con quale velocità e facilità l'acqua imprigionata in queste profondità possa eventualmente risalire fino alla superficie. Ciò che questa ricerca suggerisce, però, è un'idea affascinante: il ciclo dell'acqua terrestre — quello che a scuola si studia come pioggia, fiumi, mari ed evaporazione — potrebbe non fermarsi alla crosta, ma estendersi molto più in profondità di quanto si pensasse, fino ai confini del nucleo del pianeta..