Così la Terra ha perso alcuni suoi elementi – MEDIA INAF

Una delle ipotesi formulate dagli scienziati per spiegare l’origine della materia di cui è fatta la Terra sostiene che la maggior parte dei mattoni per la sua costruzione provenga dalla regione interna della nebulosa solare – il disco di gas e polveri da cui il Sistema solare interno ha avuto origine. Secondo questo modello, circa 4.5 miliardi di anni fa i pianeti rocciosi si sarebbero formati per accrescimento degli embrioni planetari -– i cosiddetti planetesimi – presenti nel Sistema solare interno.

Un’ulteriore ipotesi sostiene che a quell’epoca un contributo sostanziale all’inventario degli elementi chimici che oggi possiede il nostro pianeta lo avrebbero dato le meteoriti ferrose, o meglio, il corpo progenitore di questi oggetti celesti. Composte prevalentemente da una lega di ferro e nichel, secondo gli scienziati queste meteoriti sono i resti dei nuclei metallici dei primi semi planetari formatisi nel Sistema solare interno. Insomma, sarebbero delle vere e proprie capsule del tempo, in grado di fornirci un’istantanea della composizione chimica della Terra miliardi di anni fa.

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Illustrazione artistica che mostra la collisione tra planetesimi alla base del processo di formazione planetaria nel Sistema solare primordiale. Crediti: Kouji Kanba

Sebbene le firme isotopiche di molti elementi lo confermino, nel considerare le meteoriti ferrose come corpi progenitori della Terra primordiale c’è tuttavia qualcosa che non torna. Questo qualcosa ha a che fare gli elementi chimici moderatamente volatili presenti nei due corpi: le loro quantità sono abbondanti nelle meteoriti, ma ridotte sulla Terra. Come spiegare tutto ciò? A cosa può essere dovuta la deplezione di questi elementi nel nostro pianeta? Un nuovo studio condotto da ricercatori dell’Arizona State University in collaborazione con ricercatori del Caltech, della Rice University e del Mit pare ora aver trovato una risposta a questa domanda: la loro perdita sarebbe la conseguenza di collisioni tra planetesimi.

Gli elementi moderatamente volatili sono elementi la cui volatilità – la proprietà chimico-fisica che descrive la facilità con cui un solido o un liquido, rispettivamente, sublima o vaporizza – è a metà strada tra quella dello zolfo e quella di elementi come silicio, magnesio e ferro. Rame e zinco ne sono un tipico esempio. Questi elementi svolgono un ruolo cruciale nella chimica planetaria, spesso accompagnando ingredienti essenziali per la vita come acqua, carbonio e azoto. Comprendere la loro origine fornisce dunque indizi sul perché la Terra sia diventata il mondo abitabile che conosciamo. Finora gli scienziati hanno creduto che il nostro pianeta disponesse di piccole quantità di questi elementi per due ragioni alternative: o perché non si sono mai completamente condensati nella nebulosa solare; o perché erano sfuggiti durante la differenziazione dei planetesimi che hanno formato la Terra.

I risultati del nuovo studio, pubblicati la settimana scorsa su Science Advances, raccontano una storia diversa. Una storia secondo cui molti dei primi planetesimi hanno invece mantenuto i loro elementi chimici moderatamente volatili. I pianeti rocciosi del Sistema solare, come la Terra e Marte, li avrebbero persi successivamente.

«Abbiamo trovato prove che i planetesimi di prima generazione nel Sistema solare interno erano inaspettatamente ricchi di questi elementi», spiega Damanveer Grewal, ricercatore alla Arizona State University, negli Usa, e primo autore dello studio. «Questa scoperta rimodella la nostra comprensione di come i pianeti abbiano acquisito i loro ingredienti».

Utilizzando le meteoriti ferrose come modello per ricostruire le composizioni chimiche dei primi planetesimi formatisi nel Sistema solare interno, i ricercatori hanno infatti trovato che molti di questi embrioni planetari hanno mantenuto abbondanti quantità di elementi moderatamente volatili anche dopo la differenziazione, dimostrando che si sono accresciuti dalla nebulosa solare preservando questi elementi anche in fasi successive del processo di formazione planetaria. Ciò suggerisce che i progenitori della Terra e di Marte non erano impoveriti di questi elementi già in partenza. Piuttosto, la loro perdita si sarebbe verificata nel corso dell’evoluzione, in seguito alla prolungata storia di collisioni tra i planetesimi, sottolineano i ricercatori.

«Questo lavoro di ricerca ridefinisce la nostra comprensione circa l’evoluzione chimica dei pianeti», conclude Grewal. «Lo studio dimostra che i mattoni della Terra e di Marte erano originariamente ricchi di questi elementi essenziali per la vita, ma intense collisioni durante la crescita planetaria ne hanno causato l’impoverimento».

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