I ricercatori hanno scoperto che l’acqua sulla cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko ha una firma molecolare simile all’acqua negli oceani della Terra. Contraddicendo alcuni risultati recenti, questa scoperta riapre il caso secondo cui le comete della famiglia di Giove come 67P potrebbero aver contribuito a portare acqua sulla Terra. L’acqua è stata essenziale per la formazione e lo sviluppo della vita sulla Terra e rimane centrale per la vita oggi. Anche se un po’ d’acqua probabilmente esisteva nel gas e nella polvere da cui il nostro pianeta si è materializzato circa 4,6 miliardi di anni fa, gran parte dell’acqua sarebbe evaporata perché la Terra si è formata vicino al calore intenso del Sole. Il modo in cui la Terra alla fine si è arricchita di acqua liquida è rimasto fonte di dibattito per gli scienziati.
La ricerca ha dimostrato che parte dell’acqua della Terra ha avuto origine dal vapore emesso dai vulcani; quel vapore si è condensato ed è ricaduto come pioggia sugli oceani. Ma gli scienziati hanno trovato prove che una parte sostanziale dei nostri oceani proveniva dal ghiaccio e dai minerali sugli asteroidi, e forse sulle comete, che si sono schiantati sulla Terra. Un’ondata di collisioni di comete e asteroidi con i pianeti interni del Sistema Solare 4 miliardi di anni fa avrebbe reso possibile tutto ciò.
Il ruolo delle comete
Mentre la teoria che collega l’acqua degli asteroidi a quella della Terra è solida, il ruolo delle comete ha lasciato perplessi gli scienziati. Diverse misurazioni delle comete della famiglia di Giove, che contengono materiale primitivo del Sistema Solare primordiale e si pensa si siano formate oltre l’orbita di Saturno, hanno mostrato un forte legame tra la loro acqua e quella della Terra. Questo legame si basava su una firma molecolare chiave che gli scienziati usano per tracciare l’origine dell’acqua nel Sistema Solare. Questa firma è il rapporto tra deuterio (D) e idrogeno normale (H) nell’acqua di qualsiasi oggetto e fornisce agli scienziati indizi su dove si è formato quell’oggetto.
Il deuterio è un tipo raro e più pesante (isotopo) di idrogeno. Confrontato con l’acqua della Terra, questo rapporto di idrogeno in comete e asteroidi può rivelare se c’è una connessione. Poiché è più probabile che l’acqua con deuterio si formi in ambienti freddi, c’è una maggiore concentrazione dell’isotopo su oggetti che si sono formati lontano dal Sole, come le comete, rispetto a oggetti che si sono formati più vicino al Sole, come gli asteroidi. Le misurazioni effettuate negli ultimi due decenni di deuterio nel vapore acqueo di diverse altre comete della famiglia di Giove hanno mostrato livelli simili all’acqua della Terra.
“Stava davvero iniziando a sembrare che queste comete avessero svolto un ruolo importante nel portare acqua sulla Terra”, ha affermato Kathleen Mandt, scienziata planetaria presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. Mandt ha guidato lo studio, pubblicato su Science Advances, che rivede l’abbondanza di deuterio nella cometa 67P.
Le scoperte della missione Rosetta
Ma nel 2014, la missione Rosetta dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) su 67P ha messo in discussione l’idea che le comete della famiglia di Giove contribuissero a riempire la riserva d’acqua della Terra. Gli scienziati che hanno analizzato le misurazioni dell’acqua da parte di Rosetta hanno trovato la più alta concentrazione di deuterio di qualsiasi cometa e circa tre volte più deuterio di quanto ce ne sia negli oceani della Terra, che hanno circa 1 atomo di deuterio ogni 6.420 atomi di idrogeno. “È stata una grande sorpresa e ci ha fatto ripensare a tutto”, ha detto Mandt.
Il nuovo studio
Il team di Mandt ha deciso di utilizzare una tecnica avanzata di calcolo statistico per automatizzare il laborioso processo di isolamento dell’acqua ricca di deuterio in oltre 16.000 misurazioni di Rosetta. Rosetta ha effettuato queste misurazioni nella “coma” di gas e polvere che circonda 67P. Il team di Mandt, che includeva scienziati di Rosetta, è stato il primo ad analizzare tutte le misurazioni dell’acqua della missione europea. I ricercatori volevano capire quali processi fisici causassero la variabilità nei rapporti degli isotopi di idrogeno misurati sulle comete. Studi di laboratorio e osservazioni sulle comete hanno mostrato che la polvere cometaria potrebbe influenzare le letture del rapporto di idrogeno che gli scienziati rilevano nel vapore delle comete, il che potrebbe cambiare la nostra comprensione della provenienza dell’acqua delle comete e di come si confronta con l’acqua della Terra.
“Quindi ero solo curiosa di sapere se potevamo trovare prove che ciò accadesse a 67P”, ha detto Mandt. “E questo è solo uno di quei rari casi in cui proponi un’ipotesi e scopri che si verifica effettivamente”.
In effetti, il team di Mandt ha trovato una chiara connessione tra le misurazioni del deuterio nella chioma della cometa 67P e la quantità di polvere attorno alla sonda spaziale Rosetta, dimostrando che le misurazioni effettuate vicino alla sonda spaziale in alcune parti della chioma potrebbero non essere rappresentative della composizione del corpo di una cometa.
Quando una cometa si sposta nella sua orbita più vicino al Sole, la sua superficie si riscalda, causando il rilascio di gas dalla superficie, inclusa la polvere con pezzi di ghiaccio d’acqua. L’acqua con deuterio si attacca ai granelli di polvere più facilmente dell’acqua normale, suggerisce la ricerca. Quando il ghiaccio su questi granelli di polvere viene rilasciato nella chioma, questo effetto potrebbe far sembrare che la cometa abbia più deuterio di quanto ne abbia.
Mandt e il suo team hanno riferito che quando la polvere raggiunge la parte esterna della chioma, almeno 120km dal corpo della cometa, è secca. Con l’acqua ricca di deuterio scomparsa, una sonda spaziale può misurare con precisione la quantità di deuterio proveniente dal corpo della cometa.
Le implicazioni dello studio
Questa scoperta, affermano gli autori dello studio, ha grandi implicazioni non solo per comprendere il ruolo delle comete nel fornire acqua alla Terra, ma anche per comprendere le osservazioni delle comete che forniscono informazioni sulla formazione del Sistema Solare primordiale. “Ciò significa che c’è una grande opportunità di rivisitare le nostre osservazioni passate e prepararci per quelle future in modo da poter spiegare meglio gli effetti della polvere”, ha affermato Mandt.
