Scoperta la roccia “madre” da cui si produce il metano abiotico, prodotto senza l’azione di sostanze organiche. A dirlo, una ricerca condotta dall’INGV in collaborazione con un team internazionale. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports di Nature
Identificata nelle cromititi, rocce ignee ricche di metalli, la roccia “madre” (source-rock) del metano abiotico, un tipo di gas naturale diverso da quello comunemente usato come fonte di energia e che potrebbe essere presente anche su Marte. A scoprirlo un team di ricercatori dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), dell’Università di Patrasso, dell’University Brunei Darussalam e del Carnegie Institution for Science di Washington.
I risultati della ricerca Widespread abiotic methane in chromitites, sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports di Nature .
“Il metano abiotico”, afferma Monia Procesi, ricercatrice INGV, “può avere origine da rocce non sedimentarie formatisi, a grandi profondità all’interno della crosta terrestre. A differenza del comune metano biotico, prodotto da batteri o dalla degradazione della materia organica, questo gas si produce solo per reazioni chimiche tra idrogeno e anidride carbonica, a temperature che possono essere inferiori a 150 °C. Il processo avviene all’interno di formazioni geologiche, dette ofioliti, che rappresentano sezioni di crosta oceanica portate in affioramento sui continenti a seguito di processi tettonici”.
Negli ultimi 30 anni la letteratura scientifica ha documentato la presenza di metano abiotico in manifestazioni gassose sulla superficie terrestre, in sorgenti di acqua e acquiferi sotterranei senza però capire da quale roccia provenga questo gas.
“Per identificare l’esatta fonte del gas”, prosegue Procesi, “abbiamo condotto analisi multiple su tutte le rocce che compongono la sequenza delle ofioliti in Grecia, note come serpentiniti, peridotiti, cromititi, gabbri, rodingiti e basalti. Le rocce”, spiega l’esperta INGV, “sono state frantumate e il gas liberato è stato analizzato con vari strumenti. Si è visto che solo le cromititi ospitano considerevoli quantità di metano e altri idrocarburi come etano e propano, tutti di origine abiotica. Ciò sembra essere dovuto alla presenza di idrogeno e anidride carbonica che reagiscono grazie ad alcuni metalli, come cromo e rutenio”.
Una volta identificata nella cromitite la source-rock che genera metano abiotico, il gruppo di ricerca, con ulteriori indagini di spettroscopia Raman ad alta risoluzione, è riuscito a capire che queste rocce sono molto porose e fratturate e il gas è ospitato, e probabilmente prodotto, proprio in queste fratture, dove è più facile il passaggio di idrogeno e anidride carbonica.
“Le implicazioni della ricerca sono molteplici”, precisa la ricercatrice, “e vanno dal bilancio del metano atmosferico, all'origine della vita e allo studio del metano sui pianeti rocciosi. Le cromititi, infatti, possono rappresentare una nuova fonte geologica di metano per l'atmosfera: recentemente, grazie ad altri studi dell’INGV, le emissioni geologiche sono state considerate tra le fonti naturali di gas a effetto serra, ma le cromititi non erano ancora contemplate. Inoltre la conversione abiotica di anidride carbonica in metano è considerata un passo fondamentale nell’origine della vita, in quanto il metano è fonte di energia per forme microbiche, e dunque le cromititi possono essere il luogo dove si sono verificati i primi processi prebiotici sulla Terra. Lo studio fornisce anche una possibile spiegazione alla presenza di metano su Marte, il quale possiede rocce simili alle cromititi terrestri” conclude l’esperta.
Abstract
G. Etiope, E. Ifandi, M. Nazzari, M. Procesi, B. Tsikouras, G. Ventura, A. Steele, R. Tardini, P. Szatmari
Recurring discoveries of abiotic methane in gas seeps and springs in ophiolites and peridotite massifs worldwide raised the question of where, in which rocks, methane was generated. Answers will impact the theories on life origin related to serpentinization of ultramafic rocks, and the origin of methane on rocky planets. Here we document, through molecular and isotopic analyses of gas liberated by rock crushing, that among the several mafic and ultramafic rocks composing classic ophiolites in Greece, i.e., serpentinite, peridotite, chromitite, gabbro, rodingite and basalt, only chromitites, characterized by high concentrations of chromium and ruthenium, host considerable amounts of 13C-enriched methane, hydrogen and heavier hydrocarbons with inverse isotopic trend, which is typical of abiotic gas origin. Raman analyses are consistent with methane being occluded in widespread microfractures and porous serpentine- or chlorite-filled veins. Chromium and ruthenium may be key metal catalysts for methane production via Sabatier reaction. Chromitites may represent source rocks of abiotic methane on Earth and, potentially, on Mars.
Figura 1 - CH4 (metano) rilevato tramite Raman all’interno delle vene delle cromititi della sequenza ofiolitica di Vourinos.
Figura 2 - Metano all'interno delle rocce ofiolite di Vourinos (a) e Othrys (b). Il metano si trova solo all'interno di strati ricchi di cromiti nel corpo ultramafico. Peridotiti e altre rocce sovrastanti o sottostanti le cromititi, cioè gabbri e basalti, non presentano metano.