Spazio

Nel sistema di Saturno l'acqua è simile a quella della Terra?

Nuove analisi sui dati della sonda Cassini suggeriscono che nel sistema di Saturno la maggior parte del ghiaccio d'acqua presenti un rapporto idrogeno-deuterio simile a quello dell'acqua sulla Terra, ma questo è in contrasto con le nostre ipotesi sulla formazione del Sistema Solare.

A un miliardo e 430 milioni di chilometri da noi, l'acqua degli anelli di Saturno e di quasi tutti i suoi satelliti potrebbe essere inaspettatamente simile all'acqua della Terra, con l'eccezione di Febe (Phoebe), una piccola luna di Saturno (213 km di diametro), dove l'acqua che forma il ghiaccio pare invece essere più insolita di quanto ci si aspettava.

Lo studio che, va detto, pare al momento sottoposto a un ulteriore "giro di verifiche" (è riportato da un articolo a questo indirizzo), è stato condotto da un team di astrofisico coordinati da Roger Clark (Planetary Science Institute, Usa): se confermata, sarebbe una scoperta molto importante perché

non concorda con i nostri modelli sulla formazione del Sistema Solare

L'acqua della Terra. L'idrogeno, che si lega con l'ossigeno per formare una molecola d'acqua, può presentarsi in due forme (due isotopi): in una è costituito da un protone e da un elettrone (è il "normale" idrogeno atomico), nell'altra ha un neutrone all'interno del nucleo (è il deuterio, presente in percentuale significativa nella cosiddetta acqua pesante). L'acqua della Terra è sostanzialmente "acqua leggera": quella pesante è molto scarsa in natura, almeno sulla Terra, e dal momento che è pesante tende a concentrarsi sui fondali oceanici.

Il neutrone porta infatti massa all'elemento - nel caso dell'idrogeno l'aumento è del 5 per cento: questa massa aggiuntiva può modificare i processi di formazione di un pianeta, di una cometa o di una luna, e anche le modalità di fusione/evaporazione dell'acqua dopo la sua formazione. Per questo motivo il rapporto percentuale tra idrogeno e deuterio è un’impronta digitale delle condizioni di formazione di un pianeta e della sua evoluzione, perché se le temperature lo consentono si hanno processi di fusione/evaporazione/solidificazione che interessano in primo luogo le molecole formate da normale idrogeno, ossia le più leggere - aumenta perciò la quantità di acqua (o ghiaccio) dove l’idrogeno è soprattutto composto solo da un protone e un elettrone, come quello più comune sulla Terra.

Saturno, Encelado, composti organici, sonda Cassini, Sistema Solare
In prossimità del polo sud di Encelado la superficie è segnata da lunghe e profonde fratture da cui si alzano per centinaia di chilometri potenti geyser: l'analisi dei dati relativi ai getti ha rivelato la presenza di grandi molecole complesse. Vedi: molecole organiche nei geyser di Encelado. © Nasa / JPL

L'acqua lontana. In base a queste considerazioni, i nostri modelli che ricostruiscono la nascita del Sistema Solare indicano che il rapporto idrogeno-deuterio dovrebbe essere più alto nelle regioni esterne del Sistema, quelle più fredde, dove l'evaporazione è inferiore. Si è infatti sempre pensato che il rapporto idrogeno-deuterio nel sistema di Saturno dovesse essere almeno 10 volte più alto rispetto a quello dell'acqua della Terra: in quella regione del Sistema Solare dovrebbe insomma trovarsi più deuterio che non sulla Terra.

Se è corretta, l'elaborazione del team di Clark sui dati degli strumenti di Cassini mostra invece che non è così (con l'eccezione di Febe): il rapporto idrogeno-deuterio dell’acqua del sistema Saturno è simile a quello sulla Terra.

Per contro, afferma Clark, «per quanto riguarda Phoebe, il rapporto idrogeno-deuterio del ghiaccio di quella piccola luna è di molto superiore alle attese, e questo può significare una cosa sola: probabilmente quell'oggetto arriva da molto lontano, ben oltre Saturno. Forse dalla regione di Plutone.»

In buona sostanza, le conclusioni dello studio fanno dunque supporre che l'acqua (il ghiaccio) nel sistema di Saturno abbia la stessa origine fisica e temporale di quella della Terra. È evidente che adesso è necessario verificare e approfondire la questione, e trovare una spiegazione - che appunto potrebbe rivoluzionare l'idea che ci siamo fatti sulla nascita del Sistema Solare.

11 dicembre 2018 Luigi Bignami
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