La materia tra le stelle di una galassia, chiamata mezzo interstellare, non consiste solo di gas, ma anche di molta polvere. Ad un certo punto nel tempo, stelle e pianeti hanno avuto origine in un tale ambiente, perché le particelle di polvere possono aggregarsi e fondersi in corpi celesti. Su queste particelle avvengono anche importanti processi chimici, da cui emergono complesse molecole organiche, forse anche prebiotiche.

Però, affinché questi processi siano possibili, ci deve essere acqua. In ambienti cosmici particolarmente freddi, l'acqua si presenta sotto forma di ghiaccio. Fino ad ora, però, la connessione tra ghiaccio e polvere in queste regioni dello spazio non era chiara. Un team di ricerca dell'Università Friedrich Schiller di Jena e del Max Planck Institute for Astronomy ha ora dimostrato che le particelle di polvere e il ghiaccio sono mescolate. Riportano i loro risultati nell'attuale numero della rivista di ricerca Astronomia della natura .

Migliore modellazione dei processi fisico-chimici nello spazio

"Fino ad ora, non sapevamo se il ghiaccio fosse fisicamente separato dalla polvere o mescolato con singole frazioni di polvere, " spiega il dottor Alexey Potapov dell'Università di Jena. "Abbiamo confrontato gli spettri dei silicati prodotti in laboratorio, ghiaccio d'acqua e loro miscele con spettri astronomici di involucri protostellari e dischi protoplanetari. Abbiamo stabilito che gli spettri sono congruenti se in questi ambienti si mescolano polvere di silicato e ghiaccio d'acqua".

Gli astrofisici possono ottenere preziose informazioni da questi dati. "Dobbiamo comprendere le diverse condizioni fisiche in diversi ambienti astronomici, al fine di migliorare la modellizzazione dei processi fisico-chimici nello spazio, " dice Potapov. Questo risultato consentirebbe ai ricercatori di stimare meglio la quantità di materiale e di fare affermazioni più accurate sulle temperature nelle diverse regioni del mezzo interstellare e circumstellare.

Acqua intrappolata nella polvere

Attraverso esperimenti e confronti, scienziati dell'Università di Jena hanno anche osservato cosa succede con l'acqua quando le temperature aumentano e il ghiaccio lascia il corpo solido a cui è legato e passa alla fase gassosa a circa 180 Kelvin (-93 gradi Celsius).

"Alcune molecole d'acqua sono così fortemente legate al silicato che rimangono sulla superficie o all'interno delle particelle di polvere, "dice Potapov. "Sospettiamo che tale 'acqua intrappolata' esista anche sopra o nelle particelle di polvere nello spazio. Almeno questo è quanto suggerisce il confronto tra gli spettri ottenuti dagli esperimenti di laboratorio e quelli in quello che viene chiamato il mezzo interstellare diffuso. Abbiamo trovato chiare indicazioni che lì esistono molecole d'acqua intrappolate".

L'esistenza di tale acqua allo stato solido suggerisce che molecole complesse possono essere presenti anche sulle particelle di polvere nel mezzo interstellare diffuso. Se l'acqua è presente su tali particelle, non è una strada molto lunga per complesse molecole organiche, Per esempio. Questo perché le particelle di polvere di solito sono costituite da carbonio, tra l'altro, quale, in combinazione con l'acqua e sotto l'influenza di radiazioni ultraviolette come quelle che si trovano nell'ambiente, favorisce la formazione di metanolo, Per esempio. Composti organici sono già stati osservati in queste regioni del mezzo interstellare, ma fino ad ora non si sapeva da dove provenissero.

La presenza di acqua allo stato solido può anche rispondere a domande su un altro elemento:sebbene conosciamo la quantità di ossigeno nel mezzo interstellare, in precedenza non avevamo informazioni su dove si trova esattamente circa un terzo di esso. I nuovi risultati della ricerca suggeriscono che l'acqua allo stato solido nei silicati è un serbatoio nascosto di ossigeno.

L'acqua allo stato solido aiuta nella formazione dei pianeti?

Inoltre, l'"acqua intrappolata" può aiutare a capire come si accumula la polvere, in quanto potrebbe favorire l'adesione di particelle più piccole per formare particelle più grandi. Questo effetto potrebbe funzionare anche nella formazione dei pianeti. "Se riusciamo a dimostrare che "l'acqua intrappolata" esiste - o potrebbe esistere - nei mattoni della Terra, potrebbero esserci anche nuove risposte alla domanda su come l'acqua sia arrivata sulla Terra, " dice Alexey Potapov. Ma per ora, queste sono solo supposizioni che i ricercatori di Jena vogliono perseguire in futuro.