Nel profondo sotto la superficie terrestre, la roccia e le formazioni minerali giacevano nascosti con uno splendore segreto. Sotto una luce nera, i prodotti chimici fossilizzati in lucentezza in tonalità brillanti di rosa, blu e verde. Gli scienziati stanno usando queste caratteristiche fluorescenti per capire come si sono formate le grotte e come la vita è supportata in ambienti estremi, il che potrebbe rivelare come la vita potrebbe persistere in luoghi lontani, come la luna ghiacciata di Giove Europa.
I ricercatori presenteranno i loro risultati alla riunione di primavera dell’American Chemical Society (ACS).
A quanto pare, la chimica nella grotta del vento del South Dakota è probabilmente simile a luoghi come Europa – e più facile da raggiungere. Questo è il motivo per cui l’astrobiologo Joshua Sebree, professore all’Università dell’Iowa settentrionale, ha finito per centinaia di piedi sottoterra che indagano sui minerali e le forme di vita in queste condizioni oscure e fredde.
“Lo scopo di questo progetto nel suo insieme è quello di cercare di comprendere meglio la chimica che si svolge sotterranea che ci sta raccontando come la vita può essere supportata”, spiega.
Mentre Sebree e i suoi studenti iniziarono ad avventurarsi in nuove aree di vento e altre grotte negli Stati Uniti, mapparono le formazioni rocciose, i passaggi, i corsi d’acqua e gli organismi che trovarono. Mentre esploravano, portarono anche le loro luci nere (luci UV) per guardare i minerali tra le rocce.
Sotto la luce nera, alcune aree delle grotte sembravano trasformarsi in qualcosa di ultraterreno mentre porzioni delle rocce circostanti brillavano in tonalità diverse. Grazie alle impurità presentate all’interno della Terra milioni di anni fa – fossili di chimica, quasi – le tonalità corrispondevano a diverse concentrazioni e tipi di composti organici o inorganici. Queste pietre splendenti indicavano spesso dove l’acqua una volta trasportava minerali dalla superficie.
“Le pareti sembravano completamente vuote e prive di qualcosa di interessante”, afferma Sebree. “Ma poi, quando abbiamo acceso le luci nere, quella che era solo una semplice parete marrone si è trasformata in uno strato luminoso di minerale fluorescente che indicava dove una piscina d’acqua era 10.000 o 20.000 anni fa.”
In genere, per comprendere la composizione chimica di una caratteristica della caverna, un campione di roccia viene rimosso e riportato in laboratorio. Ma Sebree e il suo team raccolgono gli spettri di fluorescenza – che è come un’impronta digitale del trucco chimico – di diverse superfici usando uno spettrometro portatile durante le loro spedizioni. In questo modo, possono prendere le informazioni con loro ma lasciare la grotta alle spalle e intatta.
Anna van der Weide, una studentessa universitaria all’università, ha accompagnato Sebre in alcune di queste esplorazioni. Utilizzando le informazioni raccolte durante quel lavoro sul campo, sta costruendo un inventario accessibile al pubblico di impronte digitali di fluorescenza per aiutare a fornire un ulteriore livello di informazioni alla tradizionale mappa delle caverne e dipingere un quadro più completo della sua storia e formazione.
Ulteriori studenti universitari hanno contribuito allo studio. Jacqueline Heggen sta esplorando ulteriormente queste grotte come un ambiente simulato per gli estremofili astrobiologici; Jordan Holloway sta sviluppando uno spettrometro autonomo per rendere la misurazione più semplice e persino possibile per le future missioni extraterrestri; E Celia Langemo sta studiando biometria per proteggere gli esploratori di ambienti estremi. Questi tre studenti presentano anche i loro risultati all’ACS Spring 2025.
Fare scienza in una grotta non è privo di sfide. Ad esempio, nella temperatura di 48 gradi Fahrenheit (9 gradi Celsius) della grotta misteriosa del Minnesota, il team ha dovuto seppellire le batterie dello spettrometro nei lavandini per impedire loro di morire. Altre volte, per raggiungere un’area di interesse, gli scienziati hanno dovuto spremere attraverso spazi meno di un piede (30 centimetri) di larghezza per centinaia di piedi, a volte perdendo una scarpa (o pantaloni) nel processo. Oppure, avrebbero dovuto resistere al ginocchio nell’acqua della caverna gelida per fare una misurazione e sperare che i loro strumenti non abbiano fatto una nuotata accidentale.
Ma nonostante questi ostacoli, le grotte hanno già rivelato una ricchezza di informazioni. Nella caverna del vento, il team ha scoperto che le acque ricche di manganese avevano scolpito la grotta e prodotto le calcite di zebra a strisce all’interno, che brillavano il rosa sotto la luce nera. Le calcite sono cresciute sottoterra, alimentate dall’acqua ricca di manganese. Sebree crede che quando queste rocce si sono infranti, poiché la calcite è più debole del calcare che comprende anche la grotta, la calcite ha funzionato anche per espandere la grotta. “È un meccanismo di formazione delle caverne molto diverso da quello precedentemente esaminato”, afferma.
E le condizioni di ricerca uniche hanno fornito un’esperienza memorabile a Van der Weide. “È stato davvero bello vedere come si può applicare la scienza sul campo e imparare come funzioni in quegli ambienti”, conclude.
In futuro, Sebree spera di confermare ulteriormente l’accuratezza della tecnica di fluorescenza confrontandola con tecniche tradizionali e distruttive. Vuole anche indagare sull’acqua delle caverne che anche fluorescenti per capire come la vita sulla superficie terrestre abbia influenzato la vita in profondità sotterranea e, riconnettendosi alle sue radici astrobiologiche, comprendere come l’acqua simile e ricca di minerali possa sostenere la vita nei raggi lontani del nostro sistema solare.
La ricerca è stata finanziata dalla NASA e dal Consorzio di sovvenzione Space Iowa.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com