Sapere Scienza

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L’acqua sulla Terra è arrivata da meteoriti

9 Dicembre 2020 di 

Come si è formata l’acqua sulla Terra? Capire la sua origine è indispensabile per comprendere come è nata la vita sul nostro pianeta. Un nuovo studio fa luce sul mistero dell’acqua, ipotizzando che sia stata trasportata sulla Terra da meteoriti.

 

Come è nato il Sistema Solare?


Ma facciamo un passo indietro per capire meglio. Una famosa pubblicazione rimasta nella storia della scienza con il nome di B2FH, dalle iniziali dei cognomi dei suoi autori, spiega come tutti gli elementi che compongono la materia che ci circonda abbiano avuto origine dalle stelle [1].
Alla nascita dell’Universo, infatti, sarebbero stati originati solo gli elementi più leggeri, come l’idrogeno. Questi, accumulandosi in enormi masse, sarebbero stati schiacciati dal loro stesso peso e avrebbero dato il via a processi nucleari: così nacquero le stelle. Durante la fusione si sarebbe formata la gran parte degli altri elementi, ma solo fino al ferro. Per il resto della tavola periodica è stato necessario un evento ancora più estremo: l’esplosione di una supernova. Proprio l’esplosione di una supernova sembra sia stata all’origine del nostro Sistema Solare. L’onda risultante avrebbe investito una nuvola di gas e pulviscolo di stelle scomparse che avrebbe iniziato a roteare in un disco incandescente, contenente già tutti gli elementi. La maggior parte del materiale sarebbe andata a comporre il Sole, e la restante avrebbe dato origine ai pianeti del Sistema Solare [2].
La molecola più familiare all’uomo, l’acqua, ha invece una storia più controversa. Secondo alcuni scienziati, l’acqua sarebbe stata portata sulla Terra in un’epoca successiva, da corpi extraterrestri provenienti dalla parte esterna del Sistema Solare. Una recente pubblicazione, però, mette in discussione questa teoria. Come accadde che il nostro pianeta si tinse di blu, diventando la culla della vita?

 

Meteoriti: da dove vengono?


Alcune meteoriti contenenti ghiaccio sono probabilmente le responsabili della formazione degli oceani sul nostro pianeta, ma la comunità scientifica non ha ancora chiaro da dove siano arrivate tali meteoriti.
La provenienza dei materiali del Sistema Solare viene stimata confrontando le concentrazioni di idrogeno (H) e del suo isotopo deuterio (D) [3]. L’antenato del Sole, la nebulosa protosolare, era estremamente povero di D, al contrario dei materiali provenienti dalla parte più esterna del Sistema Solare. Sulla Terra, l’acqua negli oceani e nell’atmosfera ha una frazione isotopica diversa da quella nelle rocce del mantello, più povera in D. Questo fa credere che si siano formati da fonti diverse.
Un tipo di meteoriti chiamate condriti carboniose, originarie della parte esterna del Sistema Solare, è ricco di acqua con la stessa frazione isotopica degli oceani: tali meteoriti sono quindi considerate responsabili della loro formazione. Le condriti carboniose sarebbero state spinte dall’orbita di Giove verso l’interno del Sistema Solare durante i primi milioni di anni dalla sua formazione [3].
Un altro tipo di meteoriti, le condriti enstatiti, ha mostrato una composizione molto più simile a quella delle rocce del mantello terrestre, conquistando l’attenzione dei ricercatori. Le condriti enstatiti, però, provengono dalla parte centrale del Sistema Solare, ritenuta troppo calda per permettere la conservazione di acqua condensata.

 

Un colpo di scena nella storia dell’acqua


Durante un lavoro pubblicato recentemente su Science da un gruppo di ricerca capeggiato da Laurette Piani, dell’Università della Lorena [3], è stato possibile per la prima volta misurare la quantità di idrogeno (H e D) contenuta nelle condriti enstatiti, indicativa della presenza di acqua. La ricerca ha dimostrato come le condriti enstatiti contengano una quantità di idrogeno sufficiente a trasportare sul nostro pianeta minimo tre volte la massa dell’acqua di tutti i suoi oceani. Inoltre, la concentrazione isotopica di D e H coincide con quella dell’acqua nel mantello.
Sconvolgendo la storia della nascita della Terra, queste meteoriti potrebbero quindi essere responsabili sia della composizione delle rocce che dell’arrivo dell’acqua sul nostro pianeta, finora immaginato posteriore. Solo un particolare non tornerebbe: gli oceani e l’atmosfera terrestri sono più ricchi in D delle condriti enstatiti. Gli autori della ricerca ipotizzano che oceani e atmosfera siano stati arricchiti successivamente in D, come anche in azoto 15 e gas nobili, da una minima parte di meteoriti provenienti dall’esterno del Sistema Solare. Queste avrebbero impattato la Terra in un periodo abbastanza tardo da impedire un rimescolamento con il mantello, già formato, che conserverebbe quindi una composizione isotopica precedente.

 

Bibliografia
[1] E.M. Burbidge; G.R. Burbidge; W.A. Fowler; F. Hoyle, “Synthesis of the Elements in Stars”, Reviews of Modern Physics, 29(4): 547, 1957.
[2] A.P. Boss, “Supernovae and the Formation of Planetary Systems”, Handbook of Supernovae, Springer, 1-17, 2017.
[3] L. Piani, Y. Marrocchi, T. Rigaudier, L. Vacher, D. Thomassin, B. Marty, “Earth’s water may have been inherited from material similar to enstatite chondrite meteorites”, Science, 369(6507), 1110-1113, August 2020.

Adele Bosi

Adele Bosi è una ricercatrice nell’ambito della chimica per i beni culturali. Ama scrivere e parlare di scienza e di metodo scientifico.

copertina   novembre-dicembre 2020

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