L'acqua è essenziale per la vita sulla Terra ed è una delle nostre risorse naturali più preziose. Ma considerando come si è formato il nostro pianeta, è abbastanza sorprendente quanta acqua abbiamo ancora. La Terra si è aggregata da una nube di gas e polvere - un disco protoplanetario - ed è stata calda incandescente per i primi milioni di anni. La sua superficie è stata mantenuta fusa dagli impatti di comete e asteroidi. Anche l'interno della Terra era (ed è tuttora) mantenuto liquido da una combinazione di riscaldamento gravitazionale e decadimento degli isotopi radioattivi.

Ciò significa che se ci fosse dell'acqua iniziale (e dei composti organici) sulla Terra, dovrebbe bollire velocemente. Allora come mai oggi c'è molta acqua sul nostro pianeta – da dove viene effettivamente? Un nuovo sorprendente studio, pubblicato in Progressi scientifici , suggerisce che un tipo di asteroide che pensavamo non contenesse molta acqua potrebbe essere responsabile, dimostrando contemporaneamente che il sistema solare è probabilmente molto più umido di quanto si pensasse in precedenza.

Gli scienziati hanno a lungo discusso esattamente da dove provenga l'acqua della Terra. Una teoria suggerisce che potrebbe essere stato catturato dagli asteroidi e dalle comete che si sono scontrati con esso. Un altro sostiene che l'acqua era sempre presente nelle rocce del mantello terrestre e veniva gradualmente rilasciata in superficie attraverso i vulcani.

Grazie alla missione giapponese Hayabusa ora abbiamo nuove prove. La navicella ha riportato un prezioso carico di grani recuperati dalla superficie dell'asteroide 25143 Itokawa nel 2010. I ricercatori dietro il nuovo studio sono stati in grado di analizzare il contenuto d'acqua di due grani. Hanno usato un sofisticato kit chiamato microsonda ionica, che bombarda un campione con un fascio di ioni (atomi carichi) per sondare la composizione della sua superficie.

L'esperimento non è stato facile:i grani sono piccoli, meno di 40 micron (un milionesimo di metro) di diametro, e ogni grano era composto da diversi minerali diversi. La microsonda ionica doveva essere focalizzata su un minerale specifico all'interno di ciascun grano in modo che gli autori potessero raccogliere i dati richiesti. La specie di minerale che hanno analizzato era un silicato contenente ferro e magnesio noto come pirosseno, che è quasi completamente privo di calcio.

Questo tipo di sostanza non è solitamente associata all'acqua – anzi, è considerato un minerale nominalmente anidro (NAM). Il reticolo di un cristallo di pirosseno non contiene siti liberi per le molecole d'acqua nello stesso modo in cui, Per esempio, un minerale argilloso lo fa, quindi la sua struttura non è necessariamente favorevole all'assorbimento di acqua. Però, la sensibilità della tecnica utilizzata dagli autori era tale da poter rilevare e misurare piccole quantità di acqua.

I risultati sono stati sorprendenti:i grani contenevano fino a 1, 000 parti per milione di acqua. Conoscendo la composizione di Itokawa, i ricercatori potrebbero quindi stimare il contenuto di acqua dell'intero asteroide, che si traduceva tra 160 e 510 parti per milione di acqua. Questo è più di quanto previsto:misurazioni remote di due corpi simili (anche asteroidi di tipo S) hanno scoperto che uno conteneva 30 e l'altro 300 parti per milione di acqua.

Fonte improbabile

L'acqua è composta da idrogeno e ossigeno. Ma quegli elementi si presentano come isotopi diversi, il che significa che possono avere un numero diverso di neutroni nel loro nucleo atomico (i neutroni sono particelle che compongono il nucleo insieme ai protoni). I ricercatori hanno esaminato la composizione isotopica dell'idrogeno dell'acqua e hanno scoperto che era molto simile a quella della Terra, suggerendo che l'acqua sulla Terra ha la stessa fonte di quella dei grani Hayabusa.

I risultati sollevano diverse domande interessanti, il primo dei quali è come tanta acqua è arrivata ad essere in minerali nominalmente anidri? Gli autori suggeriscono che, durante la loro formazione, i grani assorbono idrogeno dal disco protoplanetario, quale, alle alte temperature e pressioni della nebulosa solare, combinato con l'ossigeno nei minerali per produrre acqua.

Finora, così ragionevole. Ma come è possibile che l'acqua sia rimasta nei minerali? Dopotutto provenivano da un asteroide di tipo S, uno che si forma nella parte interna e più calda del sistema solare. Itokawa ha avuto una complessa storia di metamorfismo termico e collisione, raggiungendo temperature almeno fino a 900°C. Ma i ricercatori hanno utilizzato modelli informatici per prevedere quanta acqua sarebbe andata persa in questi processi, e si è rivelato essere meno del 10% del totale.

L'acqua della Terra

Ma come si collega tutto questo all'acqua della Terra? I ricercatori ipotizzano che in seguito all'assorbimento di acqua da parte dei grani dal disco protoplanetario, i minerali si aggregarono e si attaccarono insieme per formare ciottoli e infine corpi più grandi come gli asteroidi.

Se questo meccanismo funzionasse per gli asteroidi, potrebbe anche valere per la Terra - forse la sua acqua originale proveniva da questi minerali che si univano per aiutare a formare la Terra. Mentre l'acqua è stata poi persa durante la prima storia della Terra, è stato aggiunto di nuovo durante le collisioni dei numerosi asteroidi di tipo S, come implicato dalla somiglianza nella composizione isotopica dell'idrogeno tra la Terra e Itokawa.

Questo nuovo sguardo su un vecchio problema – l'origine dell'acqua terrestre – ha prodotto una conclusione sorprendente, uno che suggerisce che una grande popolazione di asteroidi interni del sistema solare potrebbe contenere molta più acqua di quanto non fosse stato realizzato.

Quindi, mentre c'è acqua ovunque nel sistema solare, il fatto che sia nascosto all'interno dei minerali significa che non sempre c'è una goccia da bere.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.