Un finanziamento europeo da 3 milioni di euro per comprendere come lo zolfo abbia contribuito a modellare il nostro pianeta Terra, dall’accrescimento iniziale fino all’emergere della vita. È questo l’obiettivo di S-CAPE, il progetto di ricerca guidato da Valerio Cerantola, professore di Mineralogia dell’Università di Milano-Bicocca, selezionato dall’European Research Council (ERC) nell’ambito dei prestigiosi Consolidator Grant.

Il lavoro, che durerà cinque anni e coinvolgerà un team di circa dieci ricercatori tra cui tre dottorandi e tre post-doc, esplorerà un elemento tanto diffuso quanto poco compreso nel suo ruolo profondo ovvero lo zolfo. Nonostante sia tra gli elementi più abbondanti del pianeta, lo zolfo è spesso considerato un componente secondario del sistema Terra. Una percezione errata, spiega Cerantola, perché questo elemento ha influenzato processi fondamentali, dalla formazione del nucleo terrestre ai cicli geochimici, dalle reazioni di ossidoriduzione all’evoluzione geodinamica.

Il progetto S-CAPE punta a comprendere come lo zolfo si sia distribuito nei vari strati del pianeta e quali reazioni abbia innescato durante le fasi più antiche della storia terrestre, contribuendo a generare minerali e composti necessari all’evoluzione chimica e, forse, biologica.

Il programma si articola in tre assi principali di ricerca. Il primo è relativo al come lo zolfo è arrivato sulla Terra. Il team simulerà impatti ad alta energia tra meteoriti e prototerra, utilizzando la tecnica della compressione dinamica, laser estremamente potenti che generano onde d’urto paragonabili a quelle degli impatti avvenuti 4,5 miliardi di anni fa. Questi esperimenti, condotti allo European X-Ray Free-Electron Laser di Amburgo e al Sincrotrone Europeo di Grenoble, permetteranno di osservare in tempo reale la struttura atomica dei composti di zolfo durante eventi simili a quelli dell’infanzia del Sistema Solare.

Il secondo è relativo al ruolo dello zolfo nella geochimica primordiale. Altri esperimenti verranno realizzati con la compressione statica tramite cella a incudine di diamante, tecnologia che consente di riprodurre pressioni e temperature degli strati profondi della Terra. L’obiettivo è capire come i composti di zolfo abbiano reagito durante l’ulteriore evoluzione del pianeta, contribuendo alla formazione dei minerali che conosciamo oggi.

L’ultimo asse di ricerca, invece, indaga il ruolo dello zolfo nelle origini della vita. Una delle ipotesi più affascinanti riguarda il possibile ruolo dei composti solforati nel fornire energia alle prime forme di vita, tra 3,7 e 3,8 miliardi di anni fa. Se S-CAPE dimostrasse che questi composti erano stabili già nelle prime fasi della Terra, ciò aprirebbe la porta a un’idea rivoluzionaria. La vita potrebbe essere comparsa molto prima di quanto oggi ritenuto.

Grazie al finanziamento ERC, Milano-Bicocca potrà dotarsi di un nuovo FIB – Focused Ion Beam, strumento essenziale per preparare e analizzare campioni su scala micro e nanometrica dopo le esperienze ad alta pressione e temperatura. Il lavoro sperimentale sarà integrato da attività teoriche e da un’importante fase di preparazione e caratterizzazione dei materiali condotta nei laboratori dell’Ateneo.

Oltre a riscrivere parti della storia geologica terrestre, S-CAPE potrebbe offrire importanti chiavi di lettura sull’abitabilità di altri mondi del Sistema Solare. Lo zolfo, infatti, è coinvolto in processi essenziali anche su pianeti come Marte e sui satelliti ghiacciati di Giove e Saturno. Per Cerantola, il progetto «rivoluzionerà la nostra prospettiva su come lo zolfo abbia plasmato l’evoluzione planetaria e su come possa favorire o limitare la potenziale abitabilità nel Sistema Solare».

Il prorettore alla Ricerca dell’Università di Milano-Bicocca, Leo Ferraris, ha espresso grande soddisfazione per il finanziamento: «Il progetto di Cerantola, alla frontiera tra geologia, fisica e chimica, rappresenta un esempio di ricerca capace di spingere in avanti la frontiera della conoscenza. È un risultato che dà ulteriore impulso all’intera comunità scientifica del nostro Ateneo».