I ricercatori della Brown University e del SETI Institute hanno scoperto che l'oggetto a doppio lobo, che è ufficialmente chiamato Oggetto della Cintura di Kuiper 486958 Arrokoth e assomiglia a un pupazzo di neve, potrebbe avere antichi ghiacci immagazzinati in profondità al suo interno da quando l'oggetto si formò per la prima volta miliardi di anni fa. Ma questo è solo l'inizio delle loro scoperte.

Utilizzando un nuovo modello sviluppato per studiare come si evolvono le comete, i ricercatori suggeriscono che questa impresa di perseveranza non è esclusiva di Arrokoth, ma che molti oggetti della fascia di Kuiper, che si trova nelle regioni più esterne del sistema solare e risalgono all'antichità, formazione del sistema solare circa 4,6 miliardi di anni fa, potrebbe contenere anche gli antichi ghiacci con cui si formarono.

"Nel nostro lavoro abbiamo dimostrato, con un modello matematico piuttosto semplice, che è possibile mantenere questi ghiacci primitivi rinchiusi nelle profondità di questi oggetti per tempi davvero lunghi", ha affermato Sam Birch, scienziato planetario alla Brown e uno dei i coautori dell'articolo. "La maggior parte della nostra comunità pensava che questi ghiacci sarebbero dovuti scomparire da tempo, ma ora pensiamo che potrebbe non essere così."

Birch descrive il lavoro nella rivista Icarus con il coautore Orkan Umurhan, ricercatore senior presso l'Istituto SETI.

Fino ad ora, gli scienziati hanno avuto difficoltà a capire cosa succede nel tempo ai ghiacci su queste rocce spaziali. Lo studio mette in discussione i modelli evolutivi termici ampiamente utilizzati che non sono riusciti a tenere conto della longevità dei ghiacci che sono sensibili alla temperatura come il monossido di carbonio. Il modello creato dai ricercatori per lo studio spiega questo cambiamento e suggerisce che i ghiacci altamente volatili presenti in questi oggetti rimangono molto più a lungo di quanto si pensasse in precedenza.

"In pratica stiamo dicendo che Arrokoth è così super freddo che affinché altro ghiaccio possa sublimare - o passare direttamente dallo stato solido a quello gassoso, saltando la fase liquida al suo interno - il gas in cui sublima deve prima viaggiare verso l'esterno attraverso la sua struttura porosa, interno spugnoso," ha detto Birch. "Il trucco è che per muovere il gas devi sublimare anche il ghiaccio, quindi quello che ottieni è un effetto domino:diventa più freddo dentro Arrokoth, meno ghiaccio sublima, meno gas si muove, diventa ancora più freddo, e così via. Alla fine, tutto si spegne e ti ritrovi con un oggetto pieno di gas che fuoriesce lentamente."

Il lavoro suggerisce che gli oggetti della Cintura di Kuiper possono agire come “bombe di ghiaccio” dormienti, preservando gas volatili al loro interno per miliardi di anni fino a quando gli spostamenti orbitali non li avvicinano al Sole e il calore li rende instabili. Questa nuova idea potrebbe aiutare a spiegare perché questi oggetti ghiacciati della fascia di Kuiper eruttano così violentemente quando si avvicinano per la prima volta al sole. All'improvviso, il gas freddo al loro interno viene rapidamente pressurizzato e questi oggetti si evolvono in comete.

"La cosa fondamentale è che abbiamo corretto un errore profondo nel modello fisico che le persone avevano ipotizzato per decenni per questi oggetti molto freddi e antichi", ha detto Umurhan, coautore dello studio di Birch. "Questo studio potrebbe essere il primo passo per rivalutare la teoria dell'evoluzione interna e dell'attività delle comete."

Nel complesso, lo studio sfida le previsioni esistenti e apre nuove strade per comprendere la natura delle comete e le loro origini. Birch e Umurhan sono co-investigatori nella missione CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return) della NASA per acquisire almeno 80 grammi di materiale superficiale della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko e riportarlo sulla Terra per l'analisi.

I risultati di questo studio potrebbero aiutare a guidare le strategie di esplorazione e campionamento di CAESAR, aiutando ad approfondire la nostra comprensione dell'evoluzione e dell'attività delle comete.

"Potrebbero benissimo esserci enormi serbatoi di questi materiali primitivi rinchiusi in piccoli corpi in tutto il sistema solare esterno, materiali che aspettano solo di eruttare per essere osservati o di rimanere congelati finché non possiamo recuperarli e portarli a casa. Terra", ha detto Birch.