Fossili di ghiaccio sono stati trovati nel cuore di un antichissimo meteorite di 4,6 miliardi di anni

Fossili di ghiaccio sono stati trovati nel cuore di un antichissimo meteorite di 4,6 miliardi di anni, risalente al periodo in cui il Sistema solare era in formazione. Ciò significa che la sua composizione riflette in modo accurato i materiali presenti nel disco protoplanetario attorno al Sole “bambino”, i veri e propri mattoni che hanno dato vita a pianeti, lune, asteroidi e comete. È la prima volta che vengono rilevate prove della presenza di ghiaccio in meteoriti così antichi.

Le scansioni ad alta risoluzione di un meteorite di 4,6 miliardi di anni hanno rivelato ghiaccio “fossilizzato”. È la prima prova diretta di primi asteroidi che incorporano acqua congelata nella loro matrice quando si sono formati. Alcuni asteroidi hanno conservato ghiaccio all’interno della loro struttura rocciosa .

Osservando la struttura fine preservata nei meteoriti dagli asteroidi che si sono formati durante la nascita del nostro sistema solare, i ricercatori sono stati in grado di vedere le microscopiche cavità rimaste dallo scioglimento del ghiaccio. Questi piccoli fori sono noti come ghiaccio fossile. Insieme ai colleghi giapponesi, il dott. Epifanio Vaccaro, curatore di petrologia del Museo, ha scoperto questo ghiaccio fossile in un meteorite chiamato Acfer 094.

“Ho osservato la matrice dei meteoriti primitivi, il materiale che tiene insieme la struttura”, spiega Epifanio. ‘Il meteorite in questione risale a circa 4,6 miliardi di anni fa, quando nacque il Sole e si formò il nostro sistema solare. Si ritiene quindi che la matrice di questi meteoriti sia il materiale di partenza da cui si sono formati tutti i pianeti.”

Epifanio e i suoi colleghi hanno documentato le prime prove dirette di ghiaccio nella struttura dei meteoriti e, per estensione, degli asteroidi da cui provenivano.

Indietro nel tempo fino alla nascita del sistema solare

La stella che chiamiamo Sole si è formata nel mezzo di una nuvola vorticosa di polvere e gas interstellare. Il Sole cominciò ad attirare il gas e gli elementi che fluttuavano attorno ad esso. Questo processo ha appiattito la nuvola attorno al Sole appena formato creando quello che è noto come un disco planetario composto da diversi materiali, tra cui ferro, silicati, idrogeno e ghiaccio.

nebulose di polvere
Enormi nuvole di polvere e gas interstellare possono formare stelle nel loro cuore. È così che il nostro Sole ha iniziato la sua vita

Mentre la polvere fluttuava attorno alla stella centrale, cominciò a fondersi. Pezzi di polvere iniziarono a rimanere uniti, incorporando elementi e materiali diversi man mano che sempre più queste particelle cominciavano a legarsi.

Questo processo includeva il ghiaccio che galleggiava oltre la cosiddetta linea della neve cioè il punto nel disco planetario oltre il quale può esistere ghiaccio d’acqua solido, perché se fosse più vicino verrebbe sciolto dal calore della stella in via di sviluppo. “Questo è materiale di partenza da cui provengono tutti i pianeti, compresa la Terra”, spiega Epifanio. Alcune di queste sfere di polvere e ghiaccio appena formate si sono compattate in roccia e sono rimaste piccole, diventando asteroidi, altre invece hanno continuato a raccogliere detriti e materiale, diventando sempre più grandi.

Durante questi processi, il centro dei protopianeti rocciosi si sono riscaldati, mettendo in moto un meccanismo noto come differenziazione. Quando il calore è stato tale da fondere i metalli gli elementi più pesanti affondavano verso il centro, creando il nucleo del pianeta. Allo stesso tempo, i silicati più leggeri si spostarono verso l’esterno, formando il mantello e la crosta. Epifanio aggiunge: “A questo punto tutto il materiale di partenza che avevamo nel disco protoplanetario se ne andò durante il processo di fusione e ricristallizzazione”.

‘Ciò significa che se vogliamo capire com’era la polvere quando si è formato il sistema solare, dobbiamo tornare indietro e prendere parte del materiale che non ha attraversato questo processo di differenziazione.

meteorite Acfer 094
Una sezione di Acfer 094 che mostra l’irregolarità della matrice, accennando alle sacche di ghiaccio fossilizzato

Ghiaccio fossile

Nel 1990, un piccolo meteorite del peso di soli 82 grammi si schiantò contro l’Algeria. Ufficialmente chiamato Acfer 094, questo meteorite era un pezzo di un asteroide più grande che si formò durante all’inizio del sistema solare.

Il piccolo oggetto celeste, secondo un modello messo a punto dagli scienziati che lo hanno studiato, faceva parte di un asteroide formatosi oltre la già citata linea della neve all’origine del Sistema solare, e che in seguito a un evento sconosciuto si frammentò dando vita a pezzi come Acfer 094, successivamente recuperato sulla Terra. Un team di ricerca internazionale guidato da scienziati dell’Università di Kyoto (Giappone) e dall’italiano Epifanio Vaccaro del Museo di Storia Naturale di Londra ha sottoposto il frammento ad analisi microscopiche, spettroscopiche e ad altri metodi di rilevamento di ultimissima generazione, che hanno permesso di identificare i piccolissimi fori (di circa 11 micrometri) lasciati dai cristalli di ghiaccio sublimato. Tecnicamente è stata osservata “litologia ultrapura” o UPL, aggregati porosi di silicati amorfi e cristallini, Fe-Ni solfuri e sostanze organiche all’interno dei quali si trovava il ghiaccio.

Aver identificato fossili di ghiaccio nel cuore di un oggetto così antico amplia la nostra conoscenza sui materiali presenti nel Sistema solare primordiale, oltre che sul modo in cui si sono formati ed evoluti gli oggetti che lo compongono oggi, compresa la Terra. I dettagli della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances.

Nei dettagli

Quando si formò il Sistema Solare, i granelli di polvere, incluso il ghiaccio, si accumularono per formare planetesimi e le successive collisioni e coalescenze di planetesimi portarono alla formazione di grandi pianeti. La polvere incontaminata non esiste più nella sua forma originale nell’attuale Sistema Solare, ma i suoi derivati ​​si trovano in piccoli corpi che non si sono sviluppati in pianeti: comete e asteroidi.

Uno dei materiali extraterrestri più primitivi è una polvere cosmica che proviene da comete, chiamata particella di polvere interplanetaria porosa condrite (CP-IDP). Questi materiali sono aggregati altamente porosi di silicati anidri di dimensioni submicrometriche, Fe-Ni-metalli, Fe-Ni-solfuri e sostanze organiche. Si ritiene che la struttura porosa si sia formata dalla rimozione del ghiaccio interstiziale originariamente presente in una cometa. Tra i costituenti, i più abbondanti sono i silicati amorfi noti come vetro con metalli incorporati e solfuri (GEMS), che si verificano a granulometria in centinaia di nanometri. Si pensa che rappresentino entrambi i condensati dei primi nebulosi del sistema solare o resti della polvere di silicato amorfo nel mezzo interstellare (ISM). Nelle osservazioni astronomiche a infrarossi, i silicati amorfi sono stati osservati sia nell’ISM che nei dischi protoplanetari attorno a giovani stelle. Indipendentemente dalla loro origine, i silicati amorfi e i loro CP-IDP ospiti sono i materiali incontaminati del Sistema Solare.

meteorite
XCT suddivide le immagini di campioni equivalenti della matrice Acfer 094 e dei loro istogrammi 2D dei valori LAC e RID a 7 e 8 keV.

I meteoriti condrite carbonacei sono un altro materiale extraterrestre primitivo, proveniente da asteroidi nella regione interna del Sistema Solare. È stato riconosciuto che alcune condriti carbonacee estremamente primitive sono sfuggite a una sostanziale alterazione acquosa. Uno di questi, il meteorite di Parigi, contiene una litologia meno alterata, costituita principalmente da silicati amorfi simili a GEMS, sebbene altre parti del meteorite siano state modificate a diversi gradi. Probabilmente una delle litologie più primitive, questo meteorite conserva questi materiali di base come una matrice a grana fine. In questo studio, abbiamo studiato un altro condrite carbonaceo estremamente primitivo, Acfer 094, per scoprire prove di ghiaccio asteroidale e materiali in polvere incontaminati.

E’ stato costruito un nuovo protocollo di analisi per esaminare Acfer 094, combinando sistematicamente microscopia elettronica a scansione di emissione di campo (FE-SEM), microsampling a fascio ionico focalizzato (FIB), nanotomografia computerizzata a raggi x basata su radiazioni di sincrotrone (SR-XCT), elettrone a trasmissione di scansione microscopia con spettroscopia a dispersione di energia (STEM / EDS) e spettroscopia di massa di ioni secondari su scala nanometrica (NanoSIMS; fig. S1) (vedere Materiali e metodi). Le analisi petrografiche e mineralogiche hanno rivelato una litologia precedentemente non identificata che mostra una trama altamente porosa ampiamente distribuita in questo meteorite. La litologia è mineralogicamente simile agli IDP CP e probabilmente rappresenta aggregati di polvere ghiacciata fossile, che si sono formati nella nebulosa solare prima della formazione del corpo genitore di Acfer 094.

Riferimenti e approfondimenti

  1. J. P. BradleyAnalysis of chondritic interplanetary dust thin-sectionsGeochim. Cosmochim. Acta 52889900 (1988).
  2. J. P. BradleyAnalysis of chondritic interplanetary dust thin-sectionsGeochim. Cosmochim. Acta 52889900 (1988).
  3. J. P. BradleyT. IrelandThe search for interstellar components in interplanetary dust particlesPhys. Chem. Dyn. Interplanet. Dust 104275282 (1996).
  4. F. KemperW. J. VriendA. G. G. M. Tielens The absence of crystalline silicates in the diffuse interstellar mediumAstrophys. J. 609826837 (2004).
  5. R. van BoekelM. MinThe building blocks of planets within the ‘terrestrial’ region of protoplanetary disksNature 432479482 (2004).

Lascia una recensione

avatar

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

  Subscribe  
Notificami