Circa il 70% della superficie del nostro pianeta Terra è coperta d’acqua. Siamo annidati nel nostro sistema solare alla giusta distanza dal Sole perché questa acqua liquida esista. Un po’ più lontano e quell’acqua sarebbe congelata nel ghiaccio. Un po’ più vicino e le temperature sarebbero troppo calde e saremmo a rischio di un effetto serra inarrestabile, simile a quello che sta succedendo sulla superficie rovente di Venere. La nostra posizione non troppo fredda e non troppo calda nella cosiddetta “zona Goldilocks” è una cosa abbastanza buona perché, naturalmente, l’acqua è necessaria per la vita.
Ma come è arrivata qui l’acqua? L’acqua è una caratteristica distintiva del nostro pianeta e gioca un ruolo così importante nella nostra vita quotidiana. Capire come l’acqua sia arrivata sulla Terra è una parte fondamentale per capire come e quando la vita si è evoluta anche qui. Ma non sappiamo nemmeno come sia arrivata da dove. Gli scienziati stanno ancora ricercando attivamente come il nostro pianeta sia diventato così umido in primo luogo.
La Terra primordiale
Il nostro quadro attuale della formazione dei pianeti inizia con un disco protoplanetario, cioè un grande disco di gas e polvere che vortica intorno al nostro Sole appena formato. Man mano che i grani di polvere e ghiaccio nel disco interagiscono tra loro, questi grani iniziano a formare ammassi sempre più grandi. Alla fine questi grumi formano ciò che noi chiamiamo planetesimi, i mattoni che costituiscono i pianeti rocciosi e giganti.
Ma nel primo periodo di formazione del nostro sistema solare, quel disco era molto più caldo nella posizione in cui si trova ora la Terra. Quindi, anche se molto probabilmente c’erano molecole d’acqua presenti nella massa di detriti che componeva il disco, era troppo caldo perché l’acqua si condensasse in un liquido, facendola invece evaporare. Inoltre, la Terra primitiva non aveva ancora un’atmosfera, il che rendeva più facile per qualsiasi goccia d’acqua liquida essere soffiata via nello spazio. Questo ci lascia con un piccolo enigma. Se la Terra non può essersi formata dal disco con i suoi oceani già intatti, come sono arrivati qui?
Comete vs Asteroidi
Se l’acqua della Terra non si è formata insieme alla Terra, allora, sospettano gli scienziati planetari, deve essere stata consegnata più tardi tramite un messaggero extraterrestre. Sia gli asteroidi che le comete visitano la Terra e sono noti per ospitare ghiaccio. (Non sei sicuro della differenza tra un asteroide e una cometa? Guardate il mio precedente episodio). Infatti, i modelli della composizione degli asteroidi e delle comete suggeriscono che essi ospitano persino abbastanza ghiaccio da aver fornito una quantità di acqua pari agli oceani della Terra.
Quindi, problema risolto? Non proprio. È stata una cometa o un asteroide a portare l’acqua della Terra? È stato un singolo evento o molti? E quanto tempo fa è successo?
Un modo per determinare se è stato un asteroide o una cometa a portarci i nostri oceani è guardare la composizione chimica di questi oggetti cosmici e confrontarla con la Terra per vedere quali sono più simili. Per esempio, una molecola d’acqua ha sempre 10 protoni (8 dalla sua molecola di ossigeno e uno ciascuno dalle sue molecole di idrogeno) e di solito ha 8 neutroni (solo dalla molecola di ossigeno). Ma diversi isotopi dell’acqua possono avere neutroni extra. L’acqua pesante, per esempio, è quella che chiamiamo acqua fatta di ossigeno e deuterio, che è un isotopo dell’idrogeno, o semplicemente idrogeno con un neutrone aggiunto.
Uno studio pubblicato sulla rivista Science nel 2014 ha esaminato le quantità relative di diversi isotopi di acqua – molecole d’acqua con un numero variabile di neutroni – su meteoriti che si ritiene siano caduti sulla Terra dall’antico asteroide Vesta. Vesta è il secondo oggetto più grande nella cintura degli asteroidi e ha una superficie pesantemente craterizzata che suggerisce un passato violento e pieno di collisioni.
I campioni di roccia di Vesta avevano la stessa distribuzione di isotopi vista sulla Terra. Ora, questo non significa che Vesta fosse necessariamente la fonte della nostra acqua, ma che uno o più oggetti simili a Vesta per età e composizione potrebbero essere responsabili.
Ma la controversia è ancora lontana dall’essere risolta. Per un po’, gli studi sulle comete sembravano sostenere l’idea che l’acqua della Terra provenisse dagli asteroidi. La recente navicella Rosetta è stata la prima ad orbitare intorno ad una cometa e poi anche la prima ad inviare un lander (chiamato Philae) sulla superficie della cometa. Grazie a Rosetta e Philae, gli scienziati hanno scoperto che il rapporto tra l’acqua pesante (l’acqua fatta dal deuterio) e l’acqua “regolare” (fatta dal normale vecchio idrogeno) sulle comete è diverso da quello sulla Terra, suggerendo che, al massimo, il 10% dell’acqua della Terra potrebbe aver avuto origine su una cometa.
Tuttavia, nel 2018, un passaggio ravvicinato della cometa 46P/Wirtanen ha permesso agli scienziati planetari di dare uno sguardo più dettagliato alla sua composizione isotopica utilizzando SOFIA, un jumbo jet con un telescopio a bordo – molto cool. Hanno scoperto che la cometa aveva rapporti di deuterio e idrogeno simili a quelli che si trovano sulla Terra. Quindi, cosa rende questa cometa diversa da quella studiata da Rosetta e Philae?
Bene, la cometa 46P/Wirtanen appartiene a una classe di comete note come “iperattive”, cioè rilasciano più acqua quando si avvicinano al Sole rispetto a una cometa normale. Come fanno? Quando una cometa standard si avvicina al calore del Sole, le particelle di ghiaccio del suo nucleo sublimano o passano direttamente dal ghiaccio solido a un gas, che può poi condensarsi in seguito in acqua liquida se dovesse, diciamo, arrivare sulla superficie di un pianeta. Ma una cometa iperattiva perde non solo il ghiaccio dal suo nucleo, ma anche particelle ricche di ghiaccio nella sua atmosfera che sono state precedentemente riscaldate e rilasciate dal nucleo, ma sono ancora in giro. Queste particelle ghiacciate possono essere ciò che fa sì che le comete iperattive abbiano rapporti isotopici più simili a quelli della Terra.
Quindi, anche se le comete iperattive sono più rare, il fatto che abbiano bilanci isotopici simili a quelli visti sulla Terra le rimette in corsa come portatrici di acqua cosmica della Terra.
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