Rosetta e l'acqua della cometa

Tempo di lettura: 6 mins

Credo nessuno metta in dubbio che, per noi abitanti del pianeta Terra, tra gli elementi e i composti chimici che conosciamo l'acqua occupi il primo posto. Nonostante questa indiscussa importanza, sull'origine del prezioso elemento le idee non sono affatto chiare. A lungo aveva tenuto banco l'ipotesi che prevedeva un'origine endogena, cioè uno scenario in cui l'acqua terrestre fosse tutto sommato quella che era dispersa nei materiali presenti nella zona in cui, quattro miliardi e mezzo di anni fa, si stava formando la Terra. Nessun bisogno di rabbocco successivo, dunque, se non in misura davvero minima.
L'obiezione più pesante a questo scenario è sempre stata quella che chiama in gioco le elevate temperature che caratterizzarono i processi di aggregazione alla base della formazione del nostro pianeta: vaporizzando e disperdendo il prezioso elemento, il suo accumulo nelle quantità attuali non sarebbe stato possibile. L'obiezione è indubbiamente importante. Potremmo, però, riuscire a eluderla se si mostrassero corrette le conclusioni di un team di ricercatori del Woods Hole Oceanographic Institution pubblicate a fine ottobre su Science. Secondo questo studio, basato sull'analisi isotopica di meteoriti provenienti dall'asteroide Vesta, la composizione di questi materiali è molto simile a quella di alcune rocce terrestri e a quella delle condriti carbonacee, una tipologia di meteoriti ricca d'acqua. Questo ha portato i ricercatori a sostenere che l’acqua terrestre probabilmente si sia accumulata fin dai primi momenti della formazione del pianeta, assieme all'accumulo delle rocce, grazie proprio all'apporto di questi materiali. La Terra, insomma, si sarebbe formata come un corpo bagnato con acqua sulla sua superficie. Se, però, mettiamo in conto che, ai primordi della sua vita, il Sole era più caldo e attivo di quanto non lo sia ora, i giochi si riaprono nuovamente. Questo, infatti, sposterebbe inevitabilmente più in là la distanza limite in grado di garantire che i materiali potessero essere sufficientemente ricchi d'acqua. Avremmo insomma comunque bisogno, per il benefico rifornimento d'acqua, di dover invocare un'opportuna fonte esterna e un meccanismo sufficientemente plausibile. 

Con l'aumentare delle nostre conoscenze sulle tormentate fasi iniziali dell'esistenza della Terra e la scoperta non solo di un periodo di intenso bombardamento cosmico, ma anche del suo sgradevole persistere (fortunatamente con frequenza ed energie di gran lunga inferiori), il meccanismo degli impatti poteva rappresentare una modalità estremamente plausibile per l'apporto dell'acqua sul nostro pianeta.
Tra i proiettili più gettonati per rivestire questo ruolo di portatori d'acqua vi erano, ovviamente, le comete. La loro natura di “palle di neve sporca”, secondo il modello suggerito nel 1950 da Fred Whipple, li rendeva gli oggetti celesti ideali per quel provvidenziale rifornimento. Occorreva però verificare che i ghiacci che le componevano fossero compatibili con l'acqua dei nostri oceani. Una verifica che doveva fondarsi sulla composizione stessa del prezioso elemento, valutando cioè quali isotopi di idrogeno fossero coinvolti. Nell'acqua terrestre, infatti, ogni 6700 atomi di idrogeno che, uniti all'atomo di ossigeno, compongono la molecola del prezioso elemento, si trova un atomo di deuterio (sostanzialmente un atomo di idrogeno il cui nucleo contiene anche un neutrone): una firma chiara e leggibile che individua univocamente l'acqua del nostro pianeta.
Sfortunatamente le osservazioni da terra dei rapporti tra deuterio e idrogeno nelle chiome cometarie aveva sempre dato risultati incompatibili (troppo alti). Sull'affidabilità di tali osservazioni, però, vi erano grosse ombre. Osservare le chiome cometarie attraverso un'atmosfera ricca di vapore d'acqua non era proprio un lavoro semplicissimo. L’occasione di scavalcare il fastidioso filtro dell’atmosfera si presentò nel 1986, in occasione del ritorno della cometa di Halley. Tra le numerose sonde lanciate per l’occasione, vi era anche la sonda Giotto, costruita e gestita dall’ESA e destinata a entrare nella storia come prima missione europea nello spazio profondo. Volando nella coda della cometa, gli strumenti di Giotto appurarono che l’acqua della 1P/Halley aveva un rapporto D:H (deuterio/idrogeno) ben più elevato, pari ad almeno il doppio di quello dell’acqua terrestre. L’individuazione delle comete come portatrici dell’acqua sulla Terra cominciava insomma a vacillare. Era però solo l’inizio di una intrigante altalena di risultati che avrebbero reso sempre più enigmatica l’origine cometaria dell’acqua terrestre.
Dopo la Halley, infatti, vennero prese di mira altre comete e misurato anche per esse il valore del cruciale rapporto D:H, con risultati molto contrastanti. Nel 2011, per esempio, il telescopio spaziale Herschel dell’ESA, osservò la cometa 103/P Hartley 2 misurando un valore di quel rapporto davvero molto simile a quello dei nostri mari. Poiché ad analoga conclusione portavano anche le osservazioni della cometa 45P/ Honda-Mrkos-Pajdušáková, l’idea del rifornimento cometario riprese vigore.

Cominciava altresì a diventare evidente che non si poteva fare di tutte le comete un fascio. Era piuttosto chiaro che le comete caratterizzate, come la Halley, da un periodo orbitale maggiore e provenienti dunque dalla Nube di Oort non potevano essere chiamate in causa per l’acqua terrestre: il rapporto isotopico deuterio/idrogeno che le caratterizzava era troppo elevato. Molto più promettenti apparivano invece le comete provenienti dalla Fascia di Kuiper. In particolare si vedevano di buon occhio le cosiddette comete della Famiglia di Giove, oggetti che, in occasione del loro passaggio nella zona planetaria, erano stati catturati dalla potente gravità del Pianeta gigante.
Dato che a questo nutrito gruppo di comete appartiene anche la 67P/Churyumov-Gerasimenko, obiettivo del recente storico attracco cometario della missione Rosetta, si attendevano con ansia i dati che la riguardavano. Nei giorni scorsi, finalmente, sono stati pubblicati su Science i risultati delle misurazioni del fatidico rapporto D:H e le carte in tavola sono state nuovamente rimescolate.
I dati raccolti dallo strumento ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) hanno infatti indicato che l’acqua della cometa 67P contiene tre volte più deuterio di quella terrestre. Il rapporto è persino più elevato di quello che caratterizza tutte le comete provenienti dalla Nube di Oort esaminate finora. I dati pubblicati dal team coordinato da Kathrin Altwegg (Università di Berna) sono stati ottenuti dalle rilevazioni dello spettrometro DFMS, 50 spettri raccolti tra i primi giorni di agosto e i primi giorni di settembre. “Questo sorprendente risultato - ha commentato la ricercatrice svizzera - potrebbe suggerire origini differenti per le comete della Famiglia di Giove indicando che probabilmente si formarono entro un intervallo di distanze molto più ampio di quanto abbiamo finora pensato. I nostri dati, inoltre, ci portano a escludere che tali comete contengano esclusivamente acqua come quella degli oceani terrestri, offrendo dunque più consistenza ai modelli che chiamano in causa gli asteroidi quali principali responsabili.

Tali modelli vantano già a loro favore il fatto che la composizione condritrica di un gran numero di asteroidi orbitanti tra Marte e Giove li rende potenzialmente ricchi di acqua con il giusto rapporto isotopico. A questo si aggiunga che recenti sviluppi del cosiddetto Modello di Nizza, lo scenario che descrive la dinamica della formazione del nostro sistema planetario, prevedono l’importante ruolo giocato dalla migrazione dei pianeti giganti. Una migrazione che, come contemplato nello scenario del cosiddetto Jupiter Grand Tack (la Grande Virata di Giove), avrebbe sconvolto la popolazione asteroidale dirottandone parte verso le regioni più esterne e parte verso le regioni più interne, Terra compresa. I meccanismi dinamici, insomma, sarebbero efficaci, come pure la corretta ricetta isotopica degli oggetti coinvolti in quel carosello.

Chi si aspettava, dunque, che l’incontro ravvicinato con la cometa potesse sciogliere una volta per tutte la diatriba riguardante la fonte dell’acqua terrestre deve mestamente accantonare le sue attese. Anche perché, come suggerito nel comunicato stampa dell’ESA, anziché chiarire i molti dubbi, Rosetta ha finito col gettare benzina sul fuoco nell’annoso dibattito sull’origine della nostra acqua.

altri articoli

Le notizie di scienza della settimana #107

Il nuovo Report dell’Ufficio europeo dell’Organizzazione mondiale della sanità “Healthy, prosperous lives for all: the European Health Equity Status Report” fa il punto sulle disuguaglianze di salute in Europa. In sintesi, il gap di salute fra ricchi e poveri si riduce meno dell’atteso. In termini di speranza di vita alla nascita, la differenza media è di 3,9 anni nelle donne (speranza di vita media 82 anni; intervallo: 78,1-86) e di 7,6 anni negli uomini (speranza di vita media 76,2 anni; intervallo: 3,4-15,5). L’Italia (e altri paesi come Grecia e Portogallo) ha i valori più alti di speranza di vita, segno che i fattori protettivi come dieta e coesione sociale riescono a contrastare i fattori di rischio e la presente stagnazione economica. Buona anche la performance dell’Italia nella sopravvivenza libera da malattie. Riconoscendo l’importanza di agire direttamente sui determinanti sociali della salute, l’OMS misura l’effetto di 8 politiche sulla riduzione delle differenze di salute fra classi sociali: (1) aumento di 1.000 dollari del PIL pro capite; (2) riduzione delle disuguaglianze di reddito; (3) riduzione del tasso di disoccupazione; (4) riduzione delle spese private per la salute; (5) aumento delle spese di protezione sociale; (6) aumento del finanziamento del sistema sanitario pubblico; (7) aumento della spesa pubblica in politiche del lavoro; (8) aumento della spesa pubblica nelle abitazioni e condizioni di vita. L’aumento del reddito pro capite è l’unico parametro a non avere effetto sulla disuguaglianze, mentre le politiche del lavoro e le condizioni di vita e abitative hanno l’effetto massimo.

Cronache della ricerca

Gli italiani si classificano terzi fra i vincitori degli starting grant dell’European Research Council, il bando più competitivo dell’Europa dedicato ai giovani ricercatori. Bene quindi per gli italiani (benché in discesa rispetto al bando 2018, dove si erano classificati secondi dietro la solita Germania). Male invece per l’Italia, che vede la maggior parte dei suoi ricercatori primeggiare in università e centri di ricerca all’estero.