Che la Terra, lungo il proprio annuale giro in giostra attorno al Sole, attraversi sciami di detriti persi da comete e asteroidi lo sappiamo bene, perché spesso ce ne accorgiamo e ce ne meravigliamo osservando le stelle cadenti. Quel che forse sappiamo meno bene è che non succede solo a San Lorenzo – o in poche altre evidenti occasioni – ma di sciami è piena l’eclittica e che, a ogni attraversamento, la Terra raccoglie un po’ di questi detriti. Circa 5200 tonnellate per anno, stima uno studio che comparirà nel numero del 15 aprile di Earth and planetary science letters.
Campionamento di neve per la raccolta di micrometeoriti nelle regioni centrali dell’Antartide, a Dome C nel 2002 (cliccare per ingrandire). Crediti: Jean Duprat/ Cécile Engrand/ Cnrs Photothèque
Questo numero – impressionante, a pensarlo in termini assoluti – è il risultato di un campionamento ventennale effettuato nei pressi della base franco-italiana Concordia in Antartide, a Dome C. A 1100 km all’interno dell’altopiano antartico, a 3200 metri sul livello del mare, questo luogo inospitale offre condizioni di conservazione uniche per le micrometeoriti contro l’alterazione acquosa e le contaminazioni antropiche e terrestri. Per evitare la contaminazione dovuta alle attività della stazione, i campioni di neve sono stati estratti da canali con profondità superiore a 2 metri, in corrispondenza della neve caduta nelle annate precedenti al 1995 – anno di inizio delle attività umane in zona. Più precisamente, considerando il tasso di accumulo medio della neve a Dome C nell’ultimo secolo (2.7 grammi per centimetro quadro di superficie ogni anno) e una densità di massa media della neve di 300 kg/m3, il periodo di caduta delle particelle raccolte va dal 1920 al 1980.
Prima di proseguire, si rendono necessarie un paio di precisazioni. La prima: oggetto di questa conta sono solo le particelle sub-millimetriche, che si stimano essere le principali contribuenti alla massa extraterrestre annua depositata sulla Terra. Più precisamente, gli autori dello studio hanno cercato di ricostruire, per la prima volta, la distribuzione in massa e il parametro di esposizione – cioè il rapporto fra l’area di caduta e il tempo di accumulo – delle particelle precipitate sulla Terra con diametro da poche decine fino a centinaia di micron.
La seconda precisazione riguarda il ruolo dell’atmosfera. O meglio, i ruoli. Innanzitutto, quello di bloccare parte delle particelle in arrivo. La distribuzione dimensionale della polvere cosmica con diametro 10-1000 micron prima dell’ingresso nell’atmosfera può essere dedotta utilizzando osservazioni nell’infrarosso della luce zodiacale, rilevatori di polvere nello spazio od osservazioni radar. Poi, la trasformazione indotta durante l’ingresso delle particelle. Parte del flusso viene vaporizzato, mentre un’altra parte sopravvive come particelle fuse (le cosiddette cosmic spherules) e non fuse (unmelted meteorites). Per descrivere i complessi processi fisico-chimici che avvengono durante l’ingresso in atmosfera, i fisici si avvalgono di alcuni modelli teorici e simulazioni.
Le campagne di raccolta dei campioni analizzati in questo studio sono tre, tutte effettuate durante il periodo dicembre-febbraio – l’estate australe – degli anni 2001-2002, 2005-2006 e 2015-2016. La temperatura media nelle trincee scavate per il rilevamento era stabile e variava da -45 °C a -55 °C. La neve è stata sciolta riscaldando delicatamente il serbatoio in acciaio inossidabile che la conteneva tramite un bagno d’acqua esterno, in modo da non indurre alterazioni chimiche. L’acqua della neve sciolta è stata poi setacciata per gravità – evitando, dunque, qualunque stress meccanico sulle micrometeoriti – attraverso un filtro di nylon con maglia di 30 micron per le prime due campagne, di 20 micron per l’ultima.
Micrografia elettronica di un micrometeorite estratto dalla neve antartica a Dome C. Crediti: Cécile Engrand/Jean Duprat
Il totale di particelle raccolte nelle tre campagne è stato di 1280 unmelted meteorites e 808 cosmic spherules, e il flusso di massa totale trasportato dalle micrometeoriti di diametro variabile fra 30 e 240 micron è stato stimato essere di 2.7 microgrammi per metro quadro all’anno nel caso delle unmelted meteorites e di 5.2 microgrammi per metro quadro all’anno nel caso delle cosmic spherules. Estendendo questi risultati a tutto il pianeta, il flusso totale annuale di micrometeoriti risulta 5200 tonnellate all’anno. Come termine di paragone, il flusso di oggetti più grandi come le meteoriti è inferiore a dieci tonnellate all’anno.
Gli autori dello studio hanno infine confrontato il valore del flusso di micrometeoriti calcolato con le previsioni teoriche, confermando che la maggior parte delle micrometeoriti proviene dalle comete della famiglia di Giove (80 per cento) e il resto dagli asteroidi.
Infine, applicando il modello di trasformazione atmosferica al numero di meteoriti in ingresso nell’atmosfera, gli scienziati hanno verificato che esso riproduce in modo soddisfacente la distribuzione di massa di micrometeoriti (fuse e non) sopra i 100 micron alla superficie terrestre, mentre per quelle più piccole, e in particolare per quelle non fuse, la teoria ne prevederebbe un numero sostanzialmente maggiore rispetto a quello campionato. La discrepanza – concludono gli autori – potrebbe avere diverse origini: l’esistenza di particelle altamente fragili che non riuscirebbero a essere raccolte con il protocollo di raccolta nella neve seguito a Dome C, ad esempio; oppure la distruzione per frammentazione di un numero significativo di piccole particelle prima dell’ingresso in atmosfera; o ancora una sovrastima dell’effettiva quantità di piccole particelle interplanetarie a un’unità astronomica.
Per saperne di più:
- Leggi su Earth and Planetary Science Letters l’articolo “The micrometeorite flux at Dome C (Antarctica), monitoring the accretion of extraterrestrial dust on Earth”, di J. Rojas, J. Duprat, C. Engrand, E. Dartois, L. Delauche, M. Godard, M. Gounelle, J. D. Carrillo-Sánchez, P. Pokorný e J.M.C.Plane