L'analisi dell'antica polvere spaziale potrebbe risolvere il mistero delle origini dell'acqua sulla Terra. In un recente articolo pubblicato sulla rivista Astronomia naturale, un team di ricercatori del Regno Unito, dell'Australia e dell'America descrive come una nuova analisi di un antico asteroide suggerisce che i granelli di polvere extraterrestre portassero l'acqua sulla Terra durante la formazione del pianeta.
L'acqua nei grani è stata prodotta dagli agenti atmosferici spaziali, un processo mediante il quale le particelle cariche del Sole note come vento solare hanno alterato la composizione chimica dei grani per produrre molecole d'acqua.
La scoperta potrebbe rispondere alla domanda di vecchia data su dove la Terra insolitamente ricca di acqua abbia ottenuto gli oceani che coprono il 70 percento della sua superficie, molto più di qualsiasi altro pianeta roccioso nel nostro Sistema Solare. Potrebbe anche aiutare le future missioni spaziali a trovare fonti d'acqua su mondi senz'aria.
Gli scienziati planetari si sono interrogati per decenni sulla fonte degli oceani della Terra. Una teoria suggerisce che un tipo di roccia spaziale che trasporta acqua, nota come asteroidi di tipo C, potrebbe aver portato acqua sul pianeta nelle fasi finali della sua formazione 4.6 miliardi di anni fa.
Per testare questa teoria, gli scienziati hanno precedentemente analizzato l'"impronta digitale" isotopica di pezzi di asteroidi di tipo C che sono caduti sulla Terra come meteoriti di condrite carboniosa ricchi di acqua. Se il rapporto tra idrogeno e deuterio nell'acqua del meteorite corrispondesse a quello dell'acqua terrestre, gli scienziati potrebbero concludere che la probabile fonte sono i meteoriti di tipo C.
I risultati non sono stati così netti. Mentre le impronte digitali di deuterio/idrogeno di alcuni meteoriti ricchi di acqua corrispondevano effettivamente all'acqua della Terra, molti non lo facevano. In media, le impronte liquide di questi meteoriti non si allineavano con l'acqua trovata nel mantello e negli oceani della Terra. Invece, la Terra ha un'impronta digitale isotopica diversa, leggermente più leggera.
In altre parole, mentre parte dell'acqua della Terra deve provenire da meteoriti di tipo C, la Terra in formazione deve aver ricevuto acqua da almeno un'altra fonte di luce isotopica che ha avuto origine da qualche altra parte nel Sistema Solare.
I Università di Glasgow-il team guidato ha utilizzato un processo analitico all'avanguardia chiamato atomo tomografia a sonda per esaminare campioni da un diverso tipo di roccia spaziale nota come asteroide di tipo S, che orbita più vicino al sole rispetto ai tipi C. I campioni che hanno analizzato provenivano da un asteroide chiamato Itokawa, che sono stati raccolti dalla sonda spaziale giapponese Hayabusa e sono tornati sulla Terra nel 2010.
La tomografia con sonda atomica ha consentito al team di misurare la struttura atomica dei grani un atomo alla volta e di rilevare singole molecole d'acqua. Le loro scoperte dimostrano che una quantità significativa di acqua è stata prodotta appena sotto la superficie dei grani delle dimensioni di polvere di Itokawa dagli agenti atmosferici spaziali.
Il primo sistema solare era un luogo molto polveroso, che offriva una grande opportunità di produrre acqua sotto la superficie delle particelle di polvere nello spazio. Questa polvere ricca d'acqua, suggeriscono i ricercatori, sarebbe piovuta sulla Terra primordiale insieme agli asteroidi di tipo C come parte della consegna degli oceani della Terra.
Il dottor Luke Daly, della School of Geographical and Earth Sciences dell'Università di Glasgow, è l'autore principale dell'articolo. Il Dr. Daly ha detto: “I venti solari sono flussi principalmente di ioni idrogeno ed elio che fluiscono costantemente dal Sole nello spazio. Quando questi ioni idrogeno colpiscono una superficie senz'aria come un asteroide o una particella di polvere nello spazio, penetrano alcune decine di nanometri sotto la superficie, dove possono influenzare la composizione chimica della roccia. Nel corso del tempo, l'effetto di "erosione spaziale" degli ioni idrogeno può espellere abbastanza atomi di ossigeno dai materiali nella roccia per creare H2O - acqua - intrappolata all'interno dei minerali sull'asteroide.
“Fondamentalmente, questa acqua derivata dal vento solare prodotta dal primo sistema solare è isotopicamente leggera. Ciò suggerisce fortemente che la polvere a grana fine, spinta dal vento solare e attirata nella Terra in formazione miliardi di anni fa, potrebbe essere la fonte del serbatoio mancante dell'acqua del pianeta".
Il Prof. Phil Bland, Distinguished Professor di John Curtin presso la School of Earth and Planetary Sciences della Curtin University e coautore dell'articolo, ha affermato: "La tomografia con sonda atomica ci consente di dare uno sguardo incredibilmente dettagliato all'interno dei primi 50 nanometri circa della superficie di granelli di polvere su Itokawa, che orbita attorno al sole in cicli di 18 mesi. Ci ha permesso di vedere che questo frammento di bordo alterato dallo spazio conteneva acqua a sufficienza che, se lo aumentassimo, ammonterebbe a circa 20 litri per ogni metro cubo di roccia”.
La coautrice, la prof.ssa Michelle Thompson del Dipartimento di Scienze della Terra, dell'atmosfera e dei pianeti della Purdue University, ha aggiunto: “È il tipo di misurazione che semplicemente non sarebbe stato possibile senza questa straordinaria tecnologia. Ci dà una visione straordinaria di come minuscole particelle di polvere che galleggiano nello spazio potrebbero aiutarci a bilanciare i libri sulla composizione isotopica dell'acqua della Terra e darci nuovi indizi per aiutare a risolvere il mistero delle sue origini».
I ricercatori si sono presi molta cura di garantire che i risultati dei loro test fossero accurati, intraprendendo ulteriori esperimenti con altre fonti per verificare i loro risultati.
Il Dr. Daly ha aggiunto: “Il sistema di tomografia a sonda atomica della Curtin University è di prim'ordine, ma non era mai stato realmente utilizzato per il tipo di analisi dell'idrogeno che stavamo facendo qui. Volevamo essere sicuri che i risultati che stavamo vedendo fossero accurati. Ho presentato i nostri risultati preliminari alla conferenza di scienze lunari e planetarie nel 2018 e ho chiesto se qualche collega presente ci avrebbe aiutato a convalidare i nostri risultati con campioni propri. Con nostra grande gioia, i colleghi del Mistero delle origini dell'acqua terrestre: il sole è una fonte sorprendentemente probabile.
Riferimento: "Contributi del vento solare agli oceani della Terra" di Luke Daly, Martin R. Lee, Lydia J. Hallis, Hope A. Ishii, John P. Bradley, Phillip. A. Bland, David W. Saxey, Denis Fougerouse, William DA Rickard, Lucy V. Forman, Nicholas E. Timms, Fred Jourdan, Steven M. Reddy, Tobias Salge, Zakaria Quadir, Evangelos Christou, Morgan A. Cox, Jeffrey A Aguiar, Khalid Hattar, Anthony Monterrosa, Lindsay P. Keller, Roy Christoffersen, Catherine A. Dukes, Mark J. Loeffler e Michelle S. Thompson, 29 novembre 2021, Astronomia naturale.
DOI: 10.1038/s41550-021-01487-w
Ricercatori dell'Università di Glasgow, della Curtin University, dell'Università di Sydney, del La ricerca è stata supportata da finanziamenti del Science and Technologies Funding Council, parte di UKRI; Scottish Alliance for Geoscience; Ambiente e Società (SAGES); Sovvenzione di semi degli Emirati Arabi Uniti (UAE); Amministrazione Nazionale dell'Aeronautica e dello Spazio (NASA); Fondo di dotazione per la scienza e l'industria (Fondo di dotazione per la scienza e l'industria); Premio per i ricercatori per la prima carriera alla scoperta dell'Australian Research Council (ARC DECRA) DE190101307; Programma LIEF dell'Australian Research Council (ARC LE130100053); DOE | LDRD | Idaho National Laboratory (Idaho National Lab) DOE | Amministrazione nazionale per la sicurezza nucleare (NNSA)
