Da dove viene l’acqua della Terra

Analizzando i vapori d’acqua emessi dalla cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, la sonda Rosetta ha scoperto che la loro composizione è diversa da quella dell’acqua sulla Terra. I dati raccolti nello Spazio profondo, a oltre 580 milioni di chilometri di distanza, sembrano contraddire quanto ipotizzato finora dagli astrofisici su cosa determinò la formazione degli oceani sul nostro pianeta. Le misurazioni da parte di Rosetta sono state effettuate nelle settimane antecedenti all’arrivo su 67P di Philae, il lander che è atterrato sulla sua superficie per analizzare caratteristiche e composizione della cometa e che, dopo avere rilevato la presenza di composti organici, ora è inattivo perché in un punto dove non riceve luce a sufficienza per ricaricare le sue batterie tramite i pannelli solari.

Le comete sono costituite per buona parte di ghiaccio, che sublima (passa cioè dallo stato solido a quello gassoso senza passare prima per quello liquido) man mano che questi corpi celesti si avvicinano al Sole seguendo la loro orbita. Dalla scorsa estate, Rosetta insegue la cometa 67P per analizzarla e per scoprire la composizione dei vapori d’acqua che sta emettendo a causa dell’aumento della temperatura. La rilevazione è stata effettuata dallo strumento ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) e i dati sono stati poi confrontati con quelli di altre ricerche sulle comete e con quelli derivanti dall’analisi dell’acqua sulla Terra.

Da dove viene l’acqua?
Da tempo gli astronomi ipotizzano che circa 4,6 miliardi di anni fa, dopo la sua formazione, il nostro pianeta fosse ancora troppo caldo e che quindi eventuali sue riserve d’acqua sarebbero evaporate molto rapidamente. Le cose nei miliardi di anni successivi sono però cambiate, e basta osservare una mappa della Terra per rendersi conto che circa i due terzi della sua superficie ora sono ricoperti d’acqua. Sappiamo che c’è ma non siamo ancora riusciti a capire quale origine abbia avuto. E scoprirlo è fondamentale per capire tutto ciò che avvenne dopo, comprese le dinamiche che portarono alla formazione della vita.

L’ipotesi più consolidata è che a un certo punto, quando la Terra si era ormai raffreddata, qualcosa portò l’acqua sul pianeta: forse la ripetuta collisione di comete e asteroidi. Non è però chiaro che ruolo ebbero questi diversi corpi celesti nella formazione delle riserve d’acqua iniziali, che portarono poi all’esistenza dei grandi oceani.

D/H
L’acqua si trova in varie parti del sistema solare, per quanto ne sappiamo soprattutto sotto forma di vapore e ghiaccio, e per capire da dove arriva i ricercatori prendono in considerazione diversi parametri, prestando particolare attenzione al rapporto tra deuterio, una forma di idrogeno (isotopo) con un neutrone, e il normale idrogeno (D/H). Secondo diversi modelli matematici ed elaborazioni, questo rapporto cambia a seconda della distanza dal Sole e del passare del tempo.

Quindi, semplificando, per capire se un determinato tipo di corpi celesti ha contribuito a portare l’acqua sulla Terra si analizza il valore del rapporto D/H di un determinato oggetto spaziale e lo si confronta con quello misurato nei nostri oceani. Essendo residui del processo che portò alla formazione del nostro sistema solare ed essendo fatte principalmente di ghiaccio, le comete sono ritenute le candidate ideali per capire cosa accadde alla Terra nei suoi primi miliardi di anni di vita. Scoprirlo non è però così semplice, e non solo perché si tratta di inseguire palle di roccia e ghiaccio che viaggiano a centinaia di milioni di chilometri di distanza dalla Terra.

Comete
Da giovane, il nostro sistema solare era piuttosto turbolento. Le comete che attualmente fanno parte della nube di Oort, la cui esistenza è solo ipotizzata perché è talmente lontana e buia da non essere osservabile coi sistemi attuali, si formarono in un’area compresa tra Urano e Nettuno, a una distanza dal Sole sufficiente per rendere possibile l’esistenza di acqua ghiacciata. Dopo la loro formazione si sparpagliarono a grandi distanze dal sistema solare a causa dell’interazione delle loro orbite con i quattro giganti gassosi Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Altre comete si formarono invece oltre Nettuno nella cosiddetta fascia di Kuiper, dove si trovano tutt’oggi (sono le “comete gioviane”). A volte succede che alcuni di questo corpi celesti, come 67P, si spostino verso la parte più interna del sistema solare e restino poi agganciate da un’orbita che le porta a girare intorno al Sole.

Tutto questo per dire che c’è una discreta varietà di comete e che quindi le loro caratteristiche possono variare sensibilmente.

Teorie da rivedere
In passato altre missioni spaziali hanno analizzato il rapporto tra deuterio e idrogeno in altre comete, ottenendo risultati molto discordanti. Di queste, solo la cometa 103P, che fa parte delle gioviane come 67P, ha dato risultati compatibili con l’acqua che abbiamo sulla Terra. I dati raccolti da Rosetta hanno messo in evidenza un rapporto D/H tre volte superiore rispetto a quello degli oceani terrestri (e quindi anche di 103P). Il dato è inoltre il più alto fino a ora rilevato per questo tipo di comete.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Science e stanno facendo molto discutere, perché potrebbero portare alla revisione di alcune teorie sulla formazione delle comete e sui fenomeni che portarono l’acqua sulla Terra. È possibile, per esempio, che le comete gioviane si siano formate a una distanza più grande dal Sole rispetto a quella ipotizzata fino a ora. Ma ciò che è più importante, è che i dati raccolti di Rosetta fanno escludere che tutte le comete giovane siano costituite da acqua ghiacciata come quella della Terra, come si era invece ipotizzato fino a ora.

La scoperta fa inoltre pensare a un ruolo più importante degli asteroidi nei processi che portarono l’acqua sulla Terra. A differenza delle comete, gli asteroidi (che sono enormi sassi che rimasero tagliati fuori dalla formazione dei pianeti) hanno quantità di acqua molto inferiori, ma potrebbero avere comunque contribuito a portarla in seguito a ripetuti impatti contro il nostro pianeta.

Rosetta continuerà a osservare e analizzare la cometa 67P nei prossimi mesi, inseguendola mentre si avvicinerà al Sole. I dati raccolti serviranno per capire meglio che cosa succede alle comete quando aumenta la temperatura. In quella fase intorno al nucleo delle comete si forma una “chioma” di vapori. Il vento solare e la pressione della radiazione del Sole spingono parte del vapore in direzione opposta rispetto a quella in cui viaggia la cometa quando si avvicina al Sole (perielio), portando alla formazione di quella che chiamiamo “coda”. La coda può essere lunga milioni di chilometri, al punto tale da essere ben visibile dalla Terra, come avvenne nel 1997 con la cometa Hale-Bopp.

In breve
Rosetta ha scoperto che l’acqua della cometa 67P è molto diversa da quella dei nostri oceani e questo mette in discussione le ipotesi sul ruolo centrale della sua famiglia di comete, quelle gioviane, nell’avere portato l’acqua sulla Terra dopo la sua formazione.