Un team di ricercatori guidato dall'Università di Berna ha identificato per la prima volta una ricchezza inaspettata di molecole organiche complesse in una cometa. Ciò è stato ottenuto grazie all'analisi dei dati raccolti durante la missione Rosetta dell'ESA presso la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, nota anche come Chury. Consegnate sulla Terra primordiale dall'impatto con le comete, queste sostanze organiche potrebbero aver contribuito a dare il via alla vita basata sul carbonio come la conosciamo.

Le comete sono fossili dei tempi antichi e delle profondità del nostro sistema solare e sono relitti della formazione del sole, dei pianeti e delle lune. Un team guidato dalla chimica Dr. Nora Hänni dell'Istituto di Fisica dell'Università di Berna, Dipartimento di Ricerca Spaziale e Scienze Planetarie, è ora riuscito per la prima volta a identificare un'intera serie di molecole organiche complesse in una cometa mentre riportano in uno studio pubblicato a fine giugno sulla rivista Nature Communications .

Analisi più precisa grazie allo spettrometro di massa bernese

A metà degli anni '80, una flotta di veicoli spaziali fu inviata dalle grandi agenzie spaziali per sorvolare la cometa di Halley. A bordo c'erano diversi spettrometri di massa che misuravano la composizione chimica sia della chioma della cometa, la sottile atmosfera dovuta alla sublimazione dei ghiacci delle comete vicino al sole, sia quella dell'impatto delle particelle di polvere. Tuttavia, i dati raccolti da questi strumenti non avevano la risoluzione necessaria per consentire un'interpretazione univoca.

Ora, più di 30 anni dopo, lo spettrometro di massa ad alta risoluzione ROSINA, uno strumento guidato da Berna a bordo della navicella spaziale Rosetta dell'ESA, ha raccolto dati sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, nota anche come Chury, tra il 2014 e il 2016. Questi dati ora consentono i ricercatori per far luce per la prima volta sul complesso bilancio organico di Chury.

Il segreto era nascosto nella polvere

Quando Chury raggiunse il suo perielio, il punto più vicino al sole, divenne molto attivo. La sublimazione dei ghiacci cometari ha creato un deflusso che trascinava le particelle di polvere. Le particelle espulse sono state riscaldate dall'irradiazione solare a temperature superiori a quelle tipicamente sperimentate sulla superficie della cometa. Ciò consente il desorbimento di molecole più grandi e pesanti, rendendole disponibili allo spettrometro di massa ad alta risoluzione ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer).

L'astrofisico Prof. em. La dott.ssa Kathrin Altwegg, ricercatrice principale dello strumento ROSINA e coautrice del nuovo studio, afferma:"A causa delle condizioni estremamente polverose, il veicolo spaziale ha dovuto ritirarsi a una distanza di sicurezza di poco più di 200 km sopra la superficie della cometa affinché gli strumenti possano funzionare in condizioni stazionarie." Quindi, è stato possibile rilevare specie composte da più di una manciata di atomi che in precedenza erano rimaste nascoste nella polvere della cometa.

L'interpretazione di dati così complessi è impegnativa. Tuttavia, il team di ricercatori bernesi ha identificato con successo una serie di molecole organiche complesse, che non sono mai state trovate in una cometa prima. "Abbiamo trovato ad esempio il naftalene, che è responsabile dell'odore caratteristico della naftalina. E abbiamo anche trovato l'acido benzoico, un componente naturale dell'incenso. Inoltre, abbiamo identificato la benzaldeide, ampiamente utilizzata per conferire il sapore di mandorla agli alimenti, e molte altre molecole . Queste sostanze organiche pesanti apparentemente renderebbero il profumo di Chury ancora più complesso, ma anche più attraente", afferma Hänni.

Oltre alle molecole profumate, nel bilancio organico di Chury sono state identificate anche molte specie con la cosiddetta funzionalità prebiotica (ad esempio, la formammide). Tali composti sono importanti intermedi nella sintesi di biomolecole (ad esempio zuccheri o amminoacidi). "Sembra quindi probabile che anche l'impatto delle comete, in quanto fornitori essenziali di materiale organico, abbia contribuito all'emergere di vita basata sul carbonio sulla Terra", spiega Hänni.

Sostanze organiche simili in Saturno e meteoriti

Oltre all'identificazione delle singole molecole, i ricercatori hanno anche effettuato una caratterizzazione dettagliata dell'intero insieme di molecole organiche complesse nella cometa Chury, consentendo di inserirlo nel più ampio contesto del sistema solare. Parametri come la formula della somma media di questo materiale organico o la geometria di legame media degli atomi di carbonio in esso contenuti sono importanti per un'ampia comunità scientifica, che va dagli astronomi agli scienziati del sistema solare.

"Si è scoperto che, in media, il complesso bilancio organico di Chury è identico alla parte solubile della materia organica meteoritica", spiega Hänni. "Inoltre, a parte la quantità relativa di atomi di idrogeno, il bilancio molecolare di Chury assomiglia molto anche al materiale organico che piove su Saturno dal suo anello più interno, come rilevato dallo spettrometro di massa INMS a bordo della navicella spaziale Cassini della NASA."

"Non troviamo solo somiglianze dei serbatoi organici nel sistema solare, ma molte delle molecole organiche di Chury sono presenti anche nelle nubi molecolari, i luoghi di nascita di nuove stelle", afferma la prof.ssa Susanne Wampfler, astrofisica del Center for Space e Habitability (CSH) presso l'Università di Berna e coautore della pubblicazione. "I nostri risultati sono coerenti e supportano lo scenario di un'origine presolare condivisa dei diversi serbatoi di sostanze organiche del sistema solare, confermando che le comete trasportano effettivamente materiale dai tempi molto prima dell'emergere del nostro sistema solare". + Esplora ulteriormente

Il volo attraverso la nuvola di polvere della cometa Chury risolve il mistero chimico