Asciugare prima dell'uso

Sebbene più di due terzi della Terra siano coperti da oceani, da un punto di vista astronomico i pianeti interni del nostro sistema solare sono piuttosto aridi - per fortuna, perché un eccesso di una cosa buona può fare più male che bene. Se il contenuto d'acqua di un pianeta roccioso è significativamente superiore a quello della Terra, il suo mantello solido è coperto da un profondo oceano globale e da un impenetrabile strato di ghiaccio sul fondo marino. Questo impedisce cicli geochimici come quello del carbonio sulla Terra, che stabilizzano il clima e creano le condizioni per la vita come la conosciamo.

"Siamo stati straordinariamente fortunati o ci sono effetti sistematici che distinguono sistemi planetari come il nostro da altri?", si è chiesto Tim Lichtenberg quando ha iniziato la sua tesi di dottorato presso l'Istituto di Astronomia e Geofisica dell'ETH di Zurigo.

Insieme ai colleghi delle Università di Bayreuth, Berna e Michigan, ha ora utilizzato modelli al computer per simulare la formazione dei pianeti a partire dai loro elementi costitutivi, i cosiddetti planetesimi - grumi di roccia e ghiaccio con un diametro probabilmente di poche decine di chilometri. Questi planetesimi si formano alla nascita di un sistema planetario in un disco di polvere e gas intorno alla stella e si sviluppano in embrioni planetari.

"Attualmente si presume che la Terra abbia ereditato la maggior parte dell'acqua da questi planetesimi parzialmente ricchi di acqua", spiega Lichtenberg, che ora lavora come postdoc all'Università di Oxford. "Ma se un pianeta roccioso terrestre raccoglie molto materiale da oltre la cosiddetta linea della neve, ottiene una quantità di acqua decisamente eccessiva". Tuttavia, se questi planetesimi vengono riscaldati dall'interno, parte del ghiaccio d'acqua originario evapora e sfugge nello spazio prima di poter essere rilasciato al pianeta.

Riscaldamento radioattivo

Questo potrebbe essere accaduto poco dopo la nascita del nostro sistema solare, 4,6 miliardi di anni fa, e potrebbe ancora accadere in molti altri luoghi della Via Lattea, come si ipotizza sulla base di tracce primordiali nei meteoriti. Quando il proto-sole si è formato, nelle vicinanze del cosmo si è verificata una supernova. Gli elementi radioattivi, tra cui l'alluminio-26 (Al-26), si sono formati in questa stella esplosiva e sono stati iniettati nel nostro giovane sistema solare, sia dai violenti venti stellari sia dall'espulsione della supernova della stella massiccia morente.

Il decadimento dell'Al-26 ha poi riscaldato i planetesimi dall'interno e li ha asciugati. I ricercatori sono ora riusciti a dimostrarlo nei loro modelli al computer: Se l'Al-26 si presenta alla nascita di un sistema planetario in quantità come la nostra o anche più frequentemente, i planetesimi vengono sistematicamente disidratati da questo riscaldamento prima di essere incorporati negli embrioni planetari.

"I risultati delle nostre simulazioni indicano quindi che esistono due tipi qualitativamente diversi di sistemi planetari", riassume Lichtenberg: "da un lato, quelli simili al sistema solare, i cui pianeti hanno pochissima acqua. Dall'altro, ci sono quelli in cui i mondi oceanici si formano principalmente perché durante la formazione non c'era una stella massiccia nelle vicinanze, e quindi non c'era Al-26".

L'alluminio fa la differenza

La presenza di Al-26 durante la formazione dei planetesimi può spiegare una differenza di un ordine di grandezza nell'arricchimento di acqua tra questi due tipi di sistemi planetari". Ad esempio, sarà necessario indagare su come l'essiccazione da parte dell'Al-26 interagisca con la crescita dei pianeti giganti, come il proto-Giove nel primo sistema solare.

Le previsioni quantitative di questo lavoro possono aiutare i futuri telescopi spaziali a caccia di pianeti extrasolari a trovare eventuali tracce e differenze nella composizione planetaria e a perfezionare gli effetti previsti del meccanismo di disidratazione dell'Al-26. I ricercatori attendono quindi con ansia l'imminente lancio di missioni spaziali per studiare esopianeti di dimensioni terrestri al di fuori del nostro sistema solare. Queste missioni porteranno l'umanità più vicina a rispondere alla domanda se il nostro pianeta natale sia unico o se esista praticamente un numero infinito di mondi come il nostro.

Questo articolo di Barbara Vonarburg è apparso per la prima volta sul sito web di pagina esternaPianeta S.