Con l’analisi effettuata da parte della sonda dell’ESA Rosetta del vapore acqueo rilasciato dalla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko si infittisce il mistero della origine dell’acqua sulla Terra.
Alcune delle indagini effettuate dalla sonda dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) a partire dal 6 agosto 2014, quando dopo un viaggio di 10 anni è giunta a distanza ravvicinata dalla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, sono state effettuate per mezzo dello spettrometro Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) con cui Rosetta ha analizzato la composizione del vapore acqueo emesso dalla cometa.
In particolare, compito di ROSINA è stato rilevare le concentrazioni di deuterio, l’isotopo dell’idrogeno nel cui nucleo sono presenti un protone e un neutrone, rispetto alla concentrazione della forma normale dell’ idrogeno, nel cui nucleo è presente un solo protone, che si trovano legati all’ossigeno nelle molecole di vapore acqueo provenienti dalla cometa 67P.
Il rapporto fra la concentrazione di deuterio e di idrogeno standard (per comodità rapporto D/H) rilevato sui diversi corpi appartenenti al sistema solare, è ritenuto dagli scienziati un importante indicatore della formazione e dell’evoluzione iniziale del nostro sistema, in quanto i modelli teorici ipotizzano che questo rapporto dovrebbe cambiare in funzione della distanza dal Sole e con il tempo nei primi milioni di anni dalla formazione del sistema solare.
Uno degli obiettivi principali della ricerca per cui il rapporto D/H è considerato fondamentale, riguarda la determinazione dell’origine dell’acqua che compone gli oceani del nostro pianeta.
Le teorie più accreditate sulla nascita della Terra prevedono che, seppur presente, l’acqua non si sarebbe potuta conservare sulla superficie del nostro pianeta a causa delle elevatissime temperature al momento della formazione avvenuta 4,6 miliardi di anni fa.
Il fatto che adesso la Terra sia ricoperta per due terzi dagli oceani implica che, una volta raffreddata e solidificata la superficie, l’acqua sia giunta sul nostro pianeta da fonti esterne, nelle ipotesi degli scienziati, per mezzo delle collisioni di comete o di asteroidi.
Non è ancora chiaro, però da quali classi di oggetti e in che percentuale deriva il contributo di acqua che è presente negli oceani della Terra.
Le comete in particolare rappresentano una classe di oggetti che risalgono alla fase iniziale della formazione del nostro sistema solare e pertanto l’analisi della loro composizione permette di studiare le condizioni presenti nel disco protoplanetario del nostro Sole.
Sono state identificate almeno due zone all’interno del nostro sistema solare da cui possono provenire le comete che attualmente riusciamo a scorgere nelle fasi di avvicinamento al Sole: la Fascia di Kuiper e la Nube di Oort.
Le posizioni della Fascia di Kuiper e della Nube di Oort all’interno del sistema solare. Image Credit: ESA
La Fascia di Kuiper è una regione del sistema solare che giace sul piano dell’eclittica con distanza compresa fra le 30 e le 50 Unità Astronomiche (UA), al di là dell’orbita del pianeta Nettuno, simile in forma alla Fascia degli Asteroidi (composta di oggetti rocciosi e che si estende fra le orbite di Marte e Giove) ma i cui oggetti sono perlopiù costituiti da sostanze volatili come acqua, ammoniaca e metano ghiacciati.
La Nube di Oort è invece un’area che avvolge sfericamente il sistema solare da una distanza compresa fra le 20.000 e le 100.000 UA, da questa aerea sembrano provenire le comete non periodiche come la cometa Siding Spring protagonista di un passaggio ravvicinato a Marte nel mese di ottobre 2014.
La cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, come altre comete che appartengono alla famiglia Gioviana, proviene probabilmente dalla zona della Fascia di Kuiper, da cui è stata allontanata per giungere l’interno del sistema solare a causa di perturbazioni gravitazionali e la cui traiettoria intorno al Sole è influenzata dal campo gravitazionale di Giove.
I dati ricavati da misurazioni effettuate su un totale di 11 comete per le quali è stato possibile ricavare questa informazione, hanno mostrato un rapporto fra le concentrazioni di deuterio e idrogeno standard significativamente diverso dal rapporto presente nell’acqua della Terra.
Il rapporto D/H all’interno del sistema solare. Image Credit: Altwegg e altri, Science Dicembre 2014.
Risulta invece più simile a quello riscontrato sul nostro pianeta, il rapporto D/H rilevato su oggetti provenienti dalla fascia degli asteroidi.
Questo potrebbe portare alla conclusione che, per quanto la quantità di acqua presente nei corpi che fanno parte della Fascia degli Asteroidi sia nettamente più bassa rispetto alle comete, gli oceani della Terra siano dovuti all’impatto di un gran numero di asteroidi nel passato del nostro pianeta.
Inoltre, il rapporto D/H ricavato dalle misurazioni di Rosetta sulla cometa 67P si discosta in maniera sorprendente da quanto misurato su altre comete della famiglia Gioviana, è tre volte superiore al valore misurato negli oceani terrestri ed è notevolmente più elevato rispetto al rapporto D/H per le comete provenienti dalla Nube di Oort.
Secondo Kathrin Altwegg, responsabile per le analisi ricavate dallo spettrometro ROSINA e primo firmatario dell’articolo che presenta questi risultati sulla rivista Science del mese di dicembre 2014, questo risultato sorprendente potrebbe indicare una diversa origine delle comete della famiglia Gioviana, probabilmente formatesi ad una distanza dal Sole superiore a quanto ipotizzato in precedenza.
Per Matt Taylor, scienziato dell’ESA che si occupa della missione Rosetta, lo studio condotto dalla sonda direttamente nelle vicinanze della cometa 67p/Churyumov-Gerasimenko continuerà a produrre risultati sorprendenti per lo studio del sistema solare e queste eccezionali osservazioni offriranno nuovi spunti al dibattito circa l’origine dell’acqua sulla Terra, e inoltre, continuando la sua missione per il prossimo anno, Rosetta osserverà l’evoluzione e il comportamento della cometa dando una visione unica di questi corpi ancora poco conosciuti e contribuendo alla comprensione dell’evoluzione del sistema solare.
Fonte: ESA.
Nell’immagine di apertura dell’articolo, la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko ripresa nella composizione di in un mosaico di 4 fotografie scattate dallo strumento NavCam di Rosetta il 9 dicembre 2014, da una distanza di 20,4 km dal centro della cometa. Image Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM.
