Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
vuoi
o PayPal
tutte le volte che vuoi
La scienza degli oceani: un ritorno alla ricerca
Nonostante ciò essa è stata comparativamente una scienza trascurata. Ricerche importanti sono state fatte a partire dalla seconda guerra mondiale in poi, sotto lo sprone della gara internazionale per la ricerca di nuove fonti di cibo, energia e vantaggi strategici in generale. Un ritorno allo spirito della spedizione del Challenger, con il suo concetto di mare come entità indivisibile, sta finalmente facendosi strada. La fisica, la chimica e la biologia degli oceani stanno per essere di nuovo riconosciute come parti interdipendenti di un ampio processo globale. Un punto di partenza pratico per la nostra ricerca di Gaia negli oceani è di chiederci perché il mare è salato. - La risposta che in passato veniva data con sicurezza (e che indubbiamente appare ancora in molti testi normali e nelle enciclopedie) era più o meno questa: il mare diventò salato perché la pioggia e i fiumi costantemente dilavavano le superfici emerse portando.Piccole quantità di sale dalla terra al mare. Le acque superficiali degli oceani evaporano e poi ricadono sulle terre sotto forma di pioggia, ma il sale, una sostanza non volatile, viene lasciato nel mare dove si accumula. Perciò gli oceani diventano più salati con il passare del tempo. Tale risposta si attaglia certamente alla spiegazione tradizionale del perché il contenuto in sali dei fluidi organici delle creature viventi, noi compresi, è inferiore a quello degli oceani. Attualmente, il contenuto salino del mare espresso in percentuale (il numero di parti misurato sul peso dei sali su cento parti di acqua) è di circa 3,4 per cento, mentre quello del nostro sangue è di circa 0,8 per cento.
La spiegazione è la seguente: quando la vita ebbe inizio, i fluidi interni degli organismi marini erano in equilibrio con il mare o, in altre parole, la salinità dei fluidi organici e la salinità degli ambienti erano esattamente uguali.
Più tardi, quando la vita fece uno dei suoi balzi in avanti nell'evoluzione e inviò degli emigranti dal mare a colonizzare la terra, la salinità interna degli organismi viventi si fossilizzò al punto più alto in cui si trovava, mentre quella del mare continuò ad aumentare; di qui la differenza che si nota oggi tra la salinità dei liquidi organici e del mare. Questa teoria dell'accumulo dei sali, se corretta, dovrebbe consentirci di calcolare l'età degli oceani. Non vi è difficoltà per valutare il loro attuale contenuto salino totale, e se noi ipotizziamo che la quantità annua di sali che la pioggia dilava dal terreno e porta ai fiumi i quali la convogliano al mare sia rimasta più o meno immutata nel tempo, una semplice divisione dovrebbe darci la risposta corretta; l'apporto di sale al mare è di circa 540 megaton ogni anno; il volume totale dell'acqua degli oceani èdi 1,2 miliardi di chilometri cubici; la salinità media è del 3,4 percento. Perciò il tempo necessario per raggiungere il presente livello di salinità sarebbe di circa 80 milioni di anni, che dovrebbe essere l'età degli oceani. Tuttavia, questa risposta è apertamente in contrasto con tutta la paleontologia. Ricominciamo da capo. Ferren MacIntyre ha recentemente sottolineato che il dilavamento delle rocce e delle terre non è la sola fonte di sali del mare. Egli ricorda un antico mito scandinavo secondo cui il mare è salato perché in qualche parte sui fondali vi è una macina che perennemente affina il sale. Gli scandinavi non avevano troppo torto perché ora noi sappiamo che il magma che sta nel nucleo della Terra a volte si spinge verso la crosta e protrude dai fondali oceanici, i quali di conseguenza si espandono. Tale processo, che è parte del meccanismo che causa la deriva dei continenti, apporta ancheIl sale agli oceani. Quando si aggiunge il sale proveniente da questa fonte alla quantità apportata dalle acque di dilavamento delle terre emerse e ripetiamo il calcolo, l'età degli oceani diventa di 60 milioni di anni.
Nel diciassettesimo secolo l'arcivescovo protestante Usher calcolò l'età della Terra dalla cronologia del Vecchio Testamento. Le sue cifre diedero una data di Creazione situata al 4004 a.C. Egli aveva torto, ma in confronto alla scala di tempo effettiva, i suoi dati sembrano scostarsi poco dalla valutazione data dell'età degli oceani in 60 milioni di anni.
Sembra ragionevolmente certo che la vita abbia avuto inizio nei mari, e i geologi hanno portato la prova dell'esistenza di organismi semplici, forse batteri, circa tre miliardi e mezzo di anni fa. Gli oceani devono essere almeno altrettanto vecchi. Questo sembra in linea con le stime dell'età della Terra ottenute da misurazioni radioattive, che
Indicano che essa si è formata circa quattro miliardi e mezzo di anni fa. La provageologica mostra anche che il contenuto salino del mare non è di fatto cambiato molto dalla nascita degli oceani e dall'inizio della vita; non abbastanza, in ogni caso, da giustificare la differenza tra l'attuale salinità del mare e quella del nostro sangue. Simili discrepanze ci obbligano a riesaminare l'intero problema del perché il mare è salato. I dati del ritmo di apporto dei sali agli oceani dalle acque di dilavamento delle terre emerse (pioggia e fiumi) e l'espansione dei fondali marini (la macina del sale) sono validi, eppure il livello di salinità non è aumentato come ci si aspetterebbe dalla teoria dell'accumulo di sali. La sola conclusione possibile sembra essere quella secondo cui dovrebbe esistere uno "scarico" attraverso il quale il sale scompare dagli oceani nella stessa misura in cui è aggiunto.
Prima di formulare ipotesi sulla natura di questo "scarico" e su che cosa accade ai sali che passano attraverso di esso, dobbiamo considerare alcuni aspetti della fisica, della chimica e della biologia del mare. L'acqua del mare è un complesso ma fluidissimo brodo di organismi viventi e morti e di composti inorganici disciolti o sospesi. I costituenti disciolti più importanti sono i sali inorganici. Nel linguaggio chimico, la parola "sale" descrive una classe di composti dei quali il cloruro di sodio, o sale comune, è solo un esempio. La composizione dell'acqua del mare varia da luogo a luogo nel globo e con la profondità. In termini di salinità totale le variazioni sono piccole, benché di grande importanza nell'interpretazione dettagliata dei processi oceanici. Tuttavia, per il nostro attuale scopo che è quello di discutere il meccanismo generale di regolazione della salinità, non considereremo.Queste variazioni. Il campione medio di acqua di mare contiene il 3,4 per cento di sali inorganici per chilogrammo di peso, di cui circa il 90 per cento è cloruro di sodio. L'affermazione non è propriamente accurata in termini scientifici, perché quando sali inorganici vengono disciolti nell'acqua, essi vengono scissi in due gruppi di particelle atomiche con cariche elettriche opposte. Queste particelle sono note come ioni. Così il cloruro di sodio viene dissociato in ioni sodio positivi e ioni cloruro negativi. In soluzione, i due tipi di ioni si muovono più o meno indipendentemente nelle molecole circostanti di acqua. Ciò appare sorprendente, poiché cariche elettriche opposte si attraggono e normalmente stanno insieme in coppie ioniche. La ragione per la quale, quando sono in soluzione, essi non stanno in coppie è che l'acqua ha la proprietà di indebolire in misura elevata le cariche elettriche tra ioni con
carica opposta. Se le soluzioni di due diversi sali vengono mescolate, per esempio cloruro di sodio e solfato di magnesio, tutto ciò che si può dire della composizione che ne risulta è che essa è la mescolanza di quattro ioni: sodio, magnesio, cloruro e solfato. In condizioni adeguate si può infatti separare solfato di sodio e cloruro di magnesio dalla miscela più prontamente dei sali originali di cloruro di sodio e solfato di magnesio. A rigore, è perciò errato affermare che l'acqua del mare "contiene" cloruro di sodio; essa contiene gli ioni che costituiscono il cloruro di sodio. Essa contiene anche ioni magnesio e solfato unitamente a quantità molto più piccole di altri componenti ionici quali calcio, bicarbonato e fosfato i quali svolgono un ruolo indispensabile nei processi vitali che hanno luogo nel mare.
Una delle necessità meno conosciute della cellula vivente è che, con rare eccezioni,
La salinità sia dei suoi fluidi interni sia del suo ambiente esterno non deve mai superare per poco più di due secondi il valore del 6 per cento. Poche creature viventi possono stare in saline o laghi salati con livelli di salinità al disopra di questo limite, e se possono farlo esse sono eccezionali e bizzarre come i microrganismi che sopravvivono nell'acqua bollente. Il loro speciale adattamento è stato reso possibile dal consenso dato dal resto degli esseri viventi, che gli forniscono ossigeno e alimentazione in forma adeguata e assicurano che questi vengano trasferiti alle saline o alle sorgenti calde. Senza tale aiuto, queste strane creature non potrebbero sopravvivere, nonostante il notevole adattamento ai loro habitat quasi letali. I gamberi delle saline, per esempio, possiedono una conchiglia straordinariamente solida che è impermeabile all'acqua come lo scafo di un sommergibile. Ciò consente loro di avere la nostra stessa
salinità interna, circa l'un per cento, pur vivendo in acque molto salate. Senza la protezione della loro solida conchiglia, queste creature si disidraterebbero e si raggrinzerebbero in pochi secondi con il defluire della soluzione modicamente salina all'interno del loro corpo verso l'esterno per diluire la soluzione salina più forte del loro habitat.
Questa tendenza dell'acqua a spostarsi da una soluzione più debole a una più forte è un esempio di ciò che i chimici-fisici chiamano osmosi. L'osmosi si verifica ogni qualvolta una soluzione a concentrazione salina bassa, o qualsiasi altra sostanza disciolta a questo scopo, viene separata da una soluzione di più alta concentrazione da una membrana che lascia passare l'acqua ma non il sale. L'acqua passa dalla soluzione più debole a quella più forte cosicché quest'ultima viene diluita. Il processo continua fino a che le due
Le soluzioni sono in equilibrio, tutto il resto rimanendo immutato. Il flusso può venire arrestato mediante applicazione di una forza meccanica che si opponga ad esso. Questa forza opponente viene chiamata pressione osmotica e la sua funzione dipende dalla natura del materiale disciolto e dalla differenza di concentrazione delle due soluzioni.