I meteoriti ci danno un'idea dello sviluppo iniziale del sistema solare. Utilizzando lo strumento SAPHiR presso la Research Neutron Source Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) presso l'Università Tecnica di Monaco (TUM), un team scientifico ha simulato per la prima volta la formazione di una classe di meteoriti di ferro-pietroso, i cosiddetti pallasiti, su base puramente sperimentale.

"I pallasiti sono i meteoriti otticamente più belli e insoliti, " dice il dottor Nicolas Walte, il primo autore dello studio, con voce entusiasta. Appartengono al gruppo dei meteoriti di ferro-pietroso e comprendono cristalli di olivina verde incorporati in nichel e ferro. Nonostante decenni di ricerche, le loro origini esatte rimasero avvolte nel mistero.

Per risolvere questo enigma, Dott. Nicolas Walte, uno scienziato degli strumenti presso l'Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) a Garching, insieme ai colleghi del Geoinstitute bavarese dell'Università di Bayreuth e della Royal Holloway University di Londra, studiato il processo di formazione della pallasite. In un primo, sono riusciti a riprodurre sperimentalmente le strutture di tutti i tipi di pallasiti.

Implementazione dello strumento SAPHiR

Per i suoi esperimenti, il team ha utilizzato la pressa multi-incudine SAPHiR che è stata allestita sotto la guida del Prof. Hans Keppler del Geoinstitute bavarese presso l'MLZ e la pressa simile MAVO a Bayreuth. Sebbene i neutroni dell'FRM II non siano ancora stati immessi in SAPHiR, esperimenti ad alte pressioni e ad alte temperature possono già essere eseguiti.

"Con una forza di pressatura di 2400 tonnellate, SAPHiR può esercitare una pressione di 15 gigapascal (GPa) su campioni a oltre 2000 °C, " spiega Walte. "Questo è il doppio delle pressioni necessarie per convertire la grafite in diamante." Per simulare la collisione di due corpi celesti, il team di ricerca ha richiesto una pressione di appena 1 GPa a 1300 °C.

Come si formano i pallasiti?

Fino a poco tempo fa, si credeva che i pallasiti si formassero al confine tra il nucleo metallico e il mantello roccioso degli asteroidi. Secondo uno scenario alternativo, i pallasiti si formano più vicino alla superficie dopo la collisione con un altro corpo celeste. Durante l'impatto il ferro fuso proveniente dal nucleo dell'impattatore si mescola con il mantello ricco di olivina del corpo genitore.

Gli esperimenti effettuati hanno ora confermato questa ipotesi di impatto. Un altro prerequisito per la formazione dei pallasiti è che il nucleo di ferro e il mantello roccioso dell'asteroide si siano parzialmente separati in anticipo.

Tutto questo accadde poco dopo la loro formazione circa 4,5 miliardi di anni fa. Durante questa fase, gli asteroidi si riscaldarono fino a quando i componenti metallici più densi si sciolsero e sprofondarono al centro degli astri.

La scoperta chiave dello studio è che entrambi i processi, la separazione parziale del nucleo e del mantello, e il successivo impatto di un altro corpo celeste, sono necessari per la formazione dei pallasiti.

Approfondimenti sulle origini del sistema solare

"In genere, i meteoriti sono i più antichi costituenti direttamente accessibili del nostro sistema solare. L'età del sistema solare e la sua storia antica sono dedotte principalmente dall'indagine sui meteoriti, " spiega Walter.

"Come molti asteroidi, la Terra e la Luna sono stratificate in più strati, composto da nucleo, mantello e crosta, " dice Nicolas Walte. "In questo modo, mondi complessi sono stati creati attraverso l'agglomerato di detriti cosmici. Nel caso della Terra, questo alla fine ha gettato le basi per l'emergere della vita."

Gli esperimenti ad alta pressione e il confronto con i pallasiti evidenziano processi significativi avvenuti nel primo sistema solare. Gli esperimenti del team forniscono nuove informazioni sulla collisione e la miscelazione di materiali di due corpi celesti e il successivo rapido raffreddamento insieme. Questo sarà studiato più in dettaglio in studi futuri.