L’acqua della Terra è più vecchia del Sole

Un vertiginoso viaggio indietro nel tempo, sulla protostella V883 Orionis
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Secondo lo studio “Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars”, pubblicato su Nature da un team internazionale di ricercatori, «Le osservazioni dell’acqua nel disco che si forma attorno alla protostella V883 Ori hanno svelato indizi sulla formazione di comete e planetesimi nel nostro Sistema Solare»

Gli scienziati che studiano V883 Orionis, una protostella “vicina”, a circa 1.305 anni luce dalla Terra, nella costellazione di Orione.  hanno rilevato la presenza di acqua nel suo disco circumstellare. I ricecatori dicono che «Le nuove osservazioni effettuate con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) segnano il primo rilevamento di acqua ereditata in un disco protoplanetario senza cambiamenti significativi nella sua composizione. Questi risultati suggeriscono inoltre che l’acqua nel nostro Sistema Solare si sia formata miliardi di anni prima del Sole». Le nuove osservazioni sono pubblicate oggi su Nature.

Le nuove osservazioni di V883 Orionis hanno aiutato gli scienziati a trovare un probabile collegamento tra l’acqua nel medium interstellare e l’acqua nel nostro Sistema Solare confermando che hanno una composizione simile.

L’autore principale dello studio, lo statunitense John Tobin, astronomo del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) della National Science Foundatio, spiega: «Possiamo pensare al percorso dell’acqua attraverso l’Universo come a un sentiero. Sappiamo che aspetto hanno gli estremi, che sono l’acqua sui pianeti e nelle comete, ma volevamo tracciare quel percorso fino alle origini dell’acqua. Prima d’ora, potevamo collegare la Terra alle comete e le protostelle al medium interstellare, ma non potevamo collegare le protostelle alle comete. V883 Ori ha cambiato la situazione e ha dimostrato che le molecole d’acqua in quel sistema e nel nostro Sistema Solare hanno un rapporto simile di deuterio e idrogeno».

Al NRAO ricordano che «L’osservazione dell’acqua nei dischi circumstellari attorno alle protostelle è difficile perché nella maggior parte dei sistemi l’acqua è presente sotto forma di ghiaccio. Quando gli scienziati osservano le protostelle, stanno cercando la linea della neve o del ghiaccio, che è il luogo in cui l’acqua passa da ghiaccio prevalentemente a gas, che la radioastronomia può osservare in dettaglio». Tobin ha aggiunto: «Se il limite della neve si trova troppo vicino alla stella, non c’è abbastanza acqua gassosa per essere facilmente rilevabile e il disco polveroso potrebbe bloccare gran parte dell’emissione di acqua. Ma se il limite della neve si trova più lontano dalla stella, c’è acqua gassosa sufficiente per essere rilevabile, e questo è il caso di V883 Orionis. Lo stato unico della protostella è ciò che ha reso possibile questo progetto.

Il disco di V883 Orionis  è piuttosto massiccio ed è abbastanza caldo da trasformare l’acqua al suo interno da ghiaccio in gas. Questo rende questa protostella un obiettivo ideale per studiare la crescita e l’evoluzione dei sistemi solari a lunghezze d’onda radio.

Joe Pesce, responsabile del programma NSF per ALMA, sottolinea che «Questa osservazione evidenzia le superbe capacità dello strumento ALMA nell’aiutare gli astronomi a studiare qualcosa di vitale importanza per la vita sulla Terra: l’acqua, Una comprensione dei processi sottostanti, importanti per noi sulla Terra, osservati in regioni più distanti della galassia, avvantaggia anche la nostra conoscenza di come funziona la natura in generale e i processi che hanno dovuto verificarsi affinché il nostro Sistema Solare si sviluppasse in ciò che sappiamo essere oggi».

Per collegare l’acqua nel disco protoplanetario di V883 Orionis a quella nel nostro Sistema Solare, il team  di scienziati ha misurato la sua composizione utilizzando i ricevitori di ALMA Band 5 (1,6 mm) e Band 6 (1,3 mm) ad elevata sensibilità e ha scoperto che «Rimane relativamente invariata tra uno stadio e l’altro. della formazione del sistema solare: protostella, disco protoplanetario e comete». Merel van ‘t’ Hoff, astronomo dell’università del Michigan e coautore dello studio, evidenzia che «Questo significa che l’acqua nel nostro Sistema Solare si è formata molto prima che si formassero il Sole, i pianeti e le comete. Sapevamo già che c’è molto ghiaccio d’acqua nel medium interstellare. I nostri risultati mostrano che quest’acqua è stata incorporata direttamente nel Sistema Solare durante la sua formazione. Questo è eccitante in quanto suggerisce che anche altri sistemi planetari avrebbero dovuto ricevere grandi quantità di acqua».

Chiarire il ruolo dell’acqua nello sviluppo di comete e planetesimi è fondamentale per capire come si è sviluppato il nostro Sistema Solare. Sebbene si creda che il Sole si sia formato in un denso ammasso di stelle e V883 Ori sia relativamente isolato senza stelle vicine, i due sistemi condividono una cosa fondamentale in comune: si sono entrambi formati in gigantesche nubi molecolari.

Un’altra autrice dello studio, Margot Leemker, astronoma dell’Universiteit Leiden spiega a sua volta: «E’ noto che la maggior parte dell’acqua nel medium interstellare si forma sotto forma di ghiaccio sulla superficie di minuscoli granelli di polvere nelle nuvole. Quando queste nubi collassano sotto la loro stessa gravità e formano giovani stelle, l’acqua finisce nei dischi che le circondano. Alla fine, i dischi si evolvono e i granelli di polvere ghiacciata si coagulano per formare un nuovo sistema solare con pianeti e comete. Abbiamo dimostrato che l’acqua che si produce nelle nuvole segue questa scia praticamente invariata. Quindi, guardando l’acqua nel disco V883 Ori, essenzialmente guardiamo indietro nel tempo e vediamo come appariva il nostro Sistema Solare quando era molto più giovane».

Tobin conclude: «Fino ad ora, la conoscenza catena dell’acqua nello sviluppo del nostro Sistema Solare era interrotta. V883 Ori è l’anello mancante in questo caso, e ora abbiamo una catena ininterrotta nel lignaggio dell’acqua dalle comete e protostelle al medium interstellare».