Impressione artistica di una trappola di polvere. Crediti: Nova Astronomie
Le macromolecole organiche sono considerate i mattoni della vita, in quanto sono di importanza cruciale per la composizione del carbonio e dell’azoto della Terra.
Gli scienziati planetari da tempo ipotizzano che le macromolecole organiche che hanno reso la Terra adatta alla vita provengano dalle cosiddette condriti, blocchi rocciosi da cui si è formata la Terra circa 4,6 miliardi di anni fa e che oggi conosciamo come meteoriti. Si sono formate nelle fasi iniziali, dall’accumulo di polvere e piccole particelle nel disco protoplanetario, intorno a una giovane stella.
Ma come si sono formate le macromolecole in questi agglomerati di sassolini?
In uno studio pubblicato su Nature Astronomy, un gruppo di ricercatori guidato da Niels Ligterink presenta ora una spiegazione. «La materia macromolecolare in quanto tale è responsabile della composizione di carbonio e azoto della Terra e fornisce le condizioni per la vita», spiega Ligterink, primo autore dello studio, che ha lavorato presso lo Space Research and Planetary Sciences dell’Università di Berna fino alla fine di giugno 2024 e ora è alla Technical University, nei Paesi Bassi. «Finora, tuttavia, non era chiaro dove si formasse questa materia macromolecolare nello spazio».
Per lo studio attuale, i ricercatori hanno combinato nel loro modello due fenomeni già noti. Il primo è il fenomeno per cui nel disco di polvere che orbita attorno a una giovane stella esistono regioni in cui si accumulano polvere e ghiaccio. In queste trappole di polvere o ghiaccio, la polvere ghiacciata non rimane ferma, ma si muove verso l’alto e verso il basso, e avvengono importanti meccanismi per la formazione dei cosiddetti planetesimi, precursori e mattoni dei pianeti.
Il secondo fenomeno riguarda la forte irradiazione, ad esempio da parte della luce stellare, di semplici miscele di ghiaccio. Le ricerche di laboratorio hanno indicato che l’irraggiamento può formare molecole molto complesse di centinaia di atomi. Queste molecole contengono principalmente atomi di carbonio e possono essere paragonate alla fuliggine nera e al grafene.
Secondo i ricercatori, se esistessero delle trappole di polvere esposte a un’intensa luce stellare, le macromolecole organiche potrebbero formarsi anche lì. Per verificare la loro ipotesi, hanno creato un modello che ha permesso di calcolare diverse condizioni.
Rappresentazione artistica del disco di formazione planetaria intorno alla stella Irs 48, nota come Oph-Irs 48. Crediti: Eso/L. Calçada
Il modello ha dimostrato che, nelle giuste condizioni, la formazione di macromolecole è effettivamente possibile in pochi decenni. «Ci aspettavamo questo risultato, naturalmente, ma è stata una bella sorpresa che fosse così ovvio», dice Ligterink. «Spero che la ricerca presti maggiore attenzione all’effetto delle radiazioni pesanti sui processi chimici complessi. La maggior parte dei ricercatori si concentra su molecole organiche relativamente piccole, delle dimensioni di qualche decina di atomi, mentre le condriti, i mattoni dei pianeti, contengono per lo più grandi macromolecole».
«È davvero fantastico poter utilizzare un modello basato su osservazioni per spiegare come si formano le molecole di grandi dimensioni», afferma la coautrice Nienke van der Marel dell’Università di Leiden, nei Paesi Bassi. Undici anni fa, lei e i suoi colleghi sono stati i primi a dimostrare in modo convincente l’esistenza delle trappole di polvere. «La nostra ricerca è una combinazione unica di astrochimica, osservazioni con il radiotelescopio Alma, lavoro di laboratorio, evoluzione della polvere e studio di meteoriti del nostro sistema solare».
In futuro, i ricercatori intendono studiare come i diversi tipi di trappole per la polvere reagiscano in modo diverso alle radiazioni e ai flussi di polvere in movimento. «Questo li aiuterà a saperne di più sulla probabilità di vita intorno a diversi tipi di esopianeti e stelle», conclude Ligterink.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “The rapid formation of macromolecules in irradiated ice of protoplanetary disk dust traps” di Niels F.W. Ligterink, Paola Pinilla, Nienke van der Marel, Jeroen Terwisscha van Scheltinga, Alice S. Booth, Conel M. O’D. Alexander, My E.I. Riebe