La cometa C / 2016 R2 (PANSTARRS) scoperta nel 2016. Si trova nella parte più esterna del sistema solare. Credits: ESO/SPECULOOS Team/E. Jehin
E’ ormai cosa nota che i metalli pesanti esistano nell’interno polveroso e roccioso delle comete. Ma siccome essi di solito non sublimano, ovvero non diventano gassosi a basse temperature, non ci si aspetterebbe di trovarli nell’atmosfera delle comete fredde che viaggiano lontano dal Sole.
Un nuovo studio condotto da un’equipe belga grazie ai dati del VLT (Very Large Telescope) e pubblicato su Nature ha dimostrato il contrario. Nelle atmosfere cometarie in tutto il nostro Sistema Solare sembrano esserci tracce di Nichel e Ferro gassosi. Persino in quelle osservate a più di 480 milioni di chilometri dal Sole, il cui involucro esterno è ghiacciato per via dell’ambiente spaziale molto freddo.
I ricercatori hanno sfruttato lo spettrografo UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) istallato sul VLT. Questo strumento utilizza la spettroscopia per analizzare le atmosfere delle comete del nostro Sistema Solare. In questo modo permette di rivelare la composizione chimica dei corpi celesti che studia, infatti gli elementi chimici lasciano la loro firma tra le linee dello spettro elettromagnetico.
Tra i dati spettroscopici immagazzinati da UVES, l’equipe belga ha notato che alcune linee spettrali risultavano deboli e non identificate. Uno studio più dettagliato ha mostrato che esse portavano la firma di atomi neutri di Ferro e Nichel. Entrambi metalli pesanti, entrambi difficili da identificare, perché presenti in quantità molto piccole. In particolare, i ricercatori stimano che per ogni 100 kg di acqua nell’atmosfera delle comete ci siano solo 1 g di Ferro e 1 g di Nichel.
Anche questo è un risultato sorprendente: di solito si trova 10 volte più Ferro che Nichel nel materiale meteoritico, invece nelle atmosfere cometarie i due elementi sono stati trovati in quantità circa uguali. Una scoperta che avrà implicazioni dirette nella nostra comprensione del Sistema Solare. “Le comete si sono formate circa 4,6 miliardi di anni fa, nel Sistema Solare giovanissimo, e da allora non sono cambiate” sottolinea infatti il coautore dello studio Emmanuel Jehin, dell’Università di Liegi in Belgio. “In questo senso, sono come fossili per gli astronomi.”
Sebbene l’equipe belga stia studiando questi fossili con il VLT da quasi 20 anni, finora non aveva individuato la presenza di metalli pesanti nell’atmosfera cometaria. Si tratta quindi di un’evidenza che è passata inosservata per molti anni. E ora gli scienziati si stanno interrogando su come sia possibile aver trovato Nichel e Ferro fuori dal nucleo cometario.
Damien Hutsemékers, sempre dell’Università di Liegi, spiega:
Siamo giunti alla conclusione che potrebbero provenire da un tipo speciale di materiale sulla superficie del nucleo della cometa. Un materiale che sublima a una temperatura piuttosto bassa, e che rilascia Ferro e Nichel all’incirca nelle stesse proporzioni.
Il team non è ancora certo della natura di questo materiale sconosciuto produttore di metalli pesanti. Sicuramente consentirà di capirlo lo spettrografo METIS per il medio infrarosso che verrà istallato sull’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO. Nel frattempo, gli scienziati potranno scandagliare gli archivi di dati di altri telescopi per confermare la scoperta ed eventualmente capire qualcosa in più.
E le sorprese non finiscono qui. Un altro studio pubblicato su Nature, stavolta opera di un team polacco, ha preso in considerazione l’atmosfera della cometa interstellare 2I/Borisov. Essa è la prima cometa proveniente dall‘esterno del Sistema Solare a raggiungerlo, e ci è passata vicino un anno e mezzo fa. Utilizzando lo spettrografo X-shooter del VLT, i ricercatori hanno osservato 2I/Borisov e hanno scoperto che la sua fredda atmosfera contiene Nichel gassoso.
“All’inizio abbiamo avuto difficoltà a credere che il Nichel atomico potesse davvero essere presente in 2I/Borisov, così lontano dal Sole” spiega l’autore dello studio Piotr Guzik dell’Università Jagellonica. “Ci sono voluti numerosi test e controlli prima che potessimo finalmente convincerci.”
L’iniziale scetticismo dei ricercatori non è da biasimare. Ci si poteva aspettare di trovare un metallo pesante come il Nichel nell’atmosfera di esopianeti ultra caldi o di comete in evaporazione, che si avvicinavano troppo al Sole. Di certo non in quella di una cometa ghiacciata come 2I/Borisov, che è stata osservata quando si trovava a circa 300 milioni di chilometri dal Sole. Ossia circa il doppio della distanza tra la Terra e la sua stella ospite.
I due studi mostrano che la cometa interstellare 2I/Borisov e le comete del Sistema Solare hanno ancora più cose in comune di quanto si pensasse in precedenza. In particolare, permettono di affermare che il Nichel gassoso è presente non solo nelle comete del nostro sistema planetario, ma anche in quelle provenienti da angoli remoti della Galassia. Comprendere nel dettaglio la natura, l’origine e la composizione delle comete è importante perché trasportano informazioni inestimabili sui sistemi alieni da cui provengono. Michal Drahus, collega di Guzik e coautore del secondo studio, conclude infatti: “Provate a immaginare che le comete del Sistema Solare abbiano i loro analoghi in altri sistemi planetari. Ma quanto è bello?”.
L’articolo scientifico completo: Iron and nickel atoms in cometary atmospheres even far from the Sun.
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