Foto mozzafiato della sonda Cassini, con in primo piano Io e sullo sfondo Giove. Crediti: Image Credit: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA
Da dove sarà mai venuta tutta l’acqua della Terra? Si pensa dagli asteroidi o dalle comete e ne abbiamo diverse prove, grazie alla missione Rosetta, ma i modelli fisici potrebbero suggerire una diversa soluzione al mistero. Quale? Oggetti sparsi nella regione interna del Sistema solare e scagliati come proiettili durante il violento e scoppiettante periodo di espansione del pianeta Giove avrebbero portato la maggior parte dell’acqua che oggi si trova sulla Terra. A fare questa ipotesi sono stati un giovane ricercatore brasiliano, André Izidoro della Scuola di Ingegneria della Sao Paulo State University, e il suo collega Sean Raymond, che lavora presso il Bordeaux Astrophysics Laboratory.
Nell’articolo pubblicato sulla rivista Icarus, i due scienziati raccontano il loro esperimento: «Ciò che abbiamo fatto è stato associare il contributo degli asteroidi alla formazione di Giove. Sulla base di questo modello abbiamo poi “consegnato” alla Terra quantità di acqua in linea con i valori attualmente stimati», ha detto Izidoro. I due esperti lasciano in secondo piano la teoria che siano state le comete a portare l’acqua sul pianeta: pur riconoscendo l’importanza di questi impatti, i due scienziati ritengono che in termini percentuali non siano stati così significativi.
Izidoro ha aggiunto: «La maggior parte della “nostra” acqua è giunta nella regione attualmente occupata dall’orbita terrestre prima della formazione del pianeta». L’acqua si sarebbe accumulata in una particolare regione del disco protoplanetario, miliardi di anni fa, a diverse unità astronomiche (Ua) dal Sole. Izidoro ha spiegato: «Nella regione interna, più vicina alla stella, la temperatura era troppo alta perché l’acqua potesse accumularsi, tranne forse in quantità molto piccole sotto forma di vapore».
Molecole d’acqua. Crediti: DISCOVERY NEWS
La regione compresa tra 1,8 Ua e 3,2 Ua è attualmente occupata dalla cintura asteroidale (o Fascia principale), con centinaia di migliaia di oggetti che orbitano tra Marte e Giove. Gli asteroidi situati tra 1,8 Ua e 2,5 Ua sono molto poveri di acqua, mentre quelli situati oltre 2,5 Ua ne sono particolarmente ricchi. Il processo di formazione di Giove può spiegare l’origine di questa divisione: quando il Sistema solare era molto giovane si è verificata la formazione dei pianeti giganti gassosi e la rapida crescita di Giove avrebbe “disturbato” le preesistenti orbite di questi oggetti ricchi di acqua scagliandoli più in là e allungando le loro orbite verso la regione dove si sono formati, più tardi, i pianeti rocciosi (Terra compresa).
Izidoro ha commentato: «La regione del disco in cui si stava formando il nostro pianeta conteneva già grandi quantità di acqua, portata dai planetesimi espulsi da Giove e da Saturno. Una piccola parte dell’acqua della Terra potrebbe essere arrivata più tardi attraverso gli impatti cometari e asteroidali. Una proporzione ancora più piccola può essere stata formata localmente attraverso processi fisico-chimici endogeni. Ma la maggior parte dell’acqua è stata portata dai planetesimi».
I due astronomi hanno utilizzato delle simulazioni ai supercomputer per provare la loro teoria, ricreando le interazioni gravitazionali tra numerosi corpi. Al modello numerico hanno introdotto delle variabili «includendo l’effetto del gas presente nel mezzo interstellare durante l’era della formazione planetaria perché, oltre a tutte le interazioni gravitazionali in corso, i planetesimi sono stati influenzati anche dall’azione di quella che è nota come “resistenza del gas”, che è fondamentalmente un vento che soffia nella direzione opposta del loro movimento. L’effetto è simile alla forza percepita da un ciclista in movimento, mentre le molecole d’aria si scontrano con il suo corpo». A causa di questo fenomeno, le orbite inizialmente molto allungate dei planetesimi espulsi da Giove sono state gradualmente “rimodellate” e costrette nell’attuale orbita nella Fascia principale.
In queste due animazioni video potete vedere dei grafici che spiegano la teoria dei due ricercatori: è possibile vedere gli oggetti partire dai due pallini neri (Giove e Saturno) e spostarsi velocemente verso l’interno del Sistema solare.
Per saperne di più:
Leggi lo studio pubblicato sulla rivista Icarus: “Origin of water in the inner Solar System: Planetesimals scattered inward during Jupiter and Saturn’s rapid gas accretion”, di Sean N.Raymond e Andre Izidoro