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Dalle comete proviene il carbonio dei pianeti rocciosi

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Le comete sono oggetti celesti composti di rocce, ghiaccio di ammoniaca e di acqua. Il ghiaccio, orbitando intorno al Sole, sublima formando la loro caratteristica chioma. Ne esistono di due tipi principali: le periodiche, con cadenza orbitale inferiore a 200 anni, e le non periodiche, che potrebbero anche non tornare mai. Studiando le comete non periodiche come “Catalina”, abbiamo scoperto che esse sono un ricco serbatoio di carbonio e che, grazie al loro incontro/scontro con i pianeti del sistema solare interno, ne sarebbero state la principale fonte di rifornimento dell’elemento fondamentale per la vita.   

Crediti Immagine: NASA

La NASA e il suo partner Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahr (Agenzia Spaziale tedesca) hanno comunicato la loro intenzione di concludere la missione SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) entro il 30 settembre 2022.

SOFIA è un interessante concetto di missione astronomica che si sostanzia in una sorta di “telescopio terrestre mobile”. Un telescopio riflettore del diametro di 2,5 m viaggia installato su di un Boeing 747SP modificato. Opera nella stratosfera, dove densità, temperatura e pressione dell’aria sono inferiori rispetto a quelle che si registrano nella troposfera, potendo in questo modo osservare lunghezze d’onda che altrimenti non raggiungerebbero la superficie terrestre.      .

 
Il Boeing 747SP modificato per il trasporto del telescopio, si noti l’apertura attraverso cui opera l’osservatorio Credit: NASA

Nei suoi cinque anni di missione principale, più i tre di estensione, SOFIA ha svolto una profittevole attività di ricerca scientifica. Nel 2015 ha potuto osservare la minuscola eclisse causata da Plutone passando davanti a  una stella lontana, nel 2016 ha rilevato la flebile presenza dell’ossigeno nell’atmosfera marziana e nel 2017 ha permesso di appurare che il pianeta nano Cerere è ricoperto di regolite proveniente in larga parte da altri corpi. Ora, però, la National Academies ha valutato che la produttività scientifica di SOFIA non giustifica i suoi costi operativi (in effetti piuttosto elevati).

Una delle campagne osservative più importanti della carriera di SOFIA è stata l’osservazione della cometa Catalina nello spettro infrarosso e del suo prezioso carico di carbonio. 

Catalina è una cometa non periodica, ossia una di quella comete che non segue un’orbita ellittica che la riporterebbe con scadenza regolare a far visita al sistema solare interno, per poi allontanarsi di nuovo (la cometa di Halley è una di queste). No, Catalina è transitata per la prima e unica volta abbastanza vicina alla Terra da poter essere rilevata dai telescopi nel 2016, per poi tuffarsi per sempre nelle profondità dello spazio.

Originaria della lontana Nube di Oort, che è un gigantesco guscio sferico di detriti, una bolla che circonda l’intero sistema solare composta da trilioni di rocce e pezzi di ghiaccio risalente alle ultime fasi di formazione del sistema solare, Catalina - e altre comete del suo tipo - ha un’orbita così ampia da arrivare relativamente inalterata. Questo la rende effettivamente congelata nel tempo, offrendo ai ricercatori la rara opportunità di conoscere il sistema solare originale da cui proviene.

Utilizzando potenti strumenti a infrarossi, SOFIA è stata in grado di rilevare un'impronta familiare all'interno del bagliore polveroso della coda della cometa: il carbonio. Questo dato cruciale sta aiutando la comunità scientifica a capire l’origine di questo fondamentale elemento. L’evidenza suggerirebbe che comete come Catalina sarebbero state una fonte essenziale di carbonio per pianeti come la Terra e Marte durante la formazione del sistema solare. 
I risultati dello studio di SOFIA, un progetto congiunto della NASA e del Centro aerospaziale tedesco, sono stati pubblicati sul Planetary Science Journal.

«Il carbonio è la chiave per conoscere le origini della vita», ha affermato l'autore principale del documento, il dottor Charles "Chick" Woodward, astrofisico e professore presso il Minnesota Institute of Astrophysics dell'Università del Minnesota, a Minneapolis. «Non siamo ancora sicuri che la Terra abbia potuto intrappolare abbastanza carbonio da sola durante la sua formazione, quindi le comete ricche di carbonio avrebbero potuto essere una fonte importante per fornire questo elemento essenziale che ha portato alla vita come la conosciamo».

Il carbonio è l’elemento fondamentale della vita così come la conosciamo ma, paradossalmente, il pianeta Terra, che ne è la culla, era troppo caldo nella sua fase di formazione per mantenere elevati livelli di elementi come il carbonio, che infatti andò perso. Nel sistema solare esterno, invece, le cose sono andate diversamente. Il vento solare ha spazzato via i detriti carboniosi fino alle propaggini più lontane del sistema solare, dove si sono accumulati, formando la Nube di Oort. 

I ricercatori sono propensi a pensare che sia stato un leggero cambiamento nell'orbita di Giove a permettere poi a viaggiatori cosmici, come le comete, di mescolare il carbonio dalle regioni esterne alle regioni interne attraverso gli impatti, dove è stato incorporato in pianeti come la Terra e Marte. La composizione ricca di carbonio della cometa Catalina, dedotta dalle osservazioni di SOFIA, aiuta a spiegare come i pianeti formatisi nelle regioni calde e divenute povere di carbonio del primo sistema solare, si siano evoluti in pianeti ricchi dell'elemento di supporto della vita.

«Tutti i mondi terrestri sono o sono stati soggetti agli impatti di comete e altri piccoli corpi, che trasportano carbonio e altri elementi», ha affermato Woodward. «Ci stiamo avvicinando alla comprensione di come questi impatti sui primi pianeti possano aver catalizzato la vita».

Saranno però necessarie nuove osservazioni per sapere se anche le altre comete provenienti dalla Nube di Oort siano ricche di carbonio, come lo è Catalina, il che sosterrebbe ulteriormente il fatto che siano state le comete a fornire carbonio e altri elementi di supporto alla vita sul pianeta Terra.

 

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