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Cerere: il carbonio l’ha fatto nero

Creato il 10 dicembre 2018 da Media Inaf

La superficie del pianeta nano Cerere, l’oggetto celeste più massiccio tra quelli che popolano la fascia principale degli asteroidi, potrebbe avere una alta concentrazione di carbonio, sotto forma di molecole organiche. Questa sorprendente abbondanza può spiegare il perché Cerere rifletta assai poco i raggi solari, apparendo così decisamente scuro. La scoperta è stata realizzata da un team internazionale guidato dagli scienziati del Southwest Research Institute (Swri) negli Stati Uniti e a cui hanno partecipato ricercatrici e ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e dell’Agenzia spaziale italiana (Asi), grazie ai dati raccolti dalla sonda Dawn della Nasa, tra cui quelli provenienti da Vir (Visible and Infrared mapping spectrometer). Vir è lo spettrometro italiano che ha inviato a Terra oltre 11 milioni di immagini e 90 Gb di dati, contribuendo in maniera decisiva allo studio accurato delle caratteristiche e della storia di Vesta e Cerere. Vir è stato finanziato e coordinato dall’Asi sotto la guida scientifica dell’Inaf e costruito dalla società Leonardo.

«Cerere è come una fabbrica chimica», dice il ricercatore italiano Simone Marchi dello Swri, primo autore dello studio. «Dawn ha rivelato che Cerere ha una mineralogia superficiale unica tra i corpi del Sistema solare interno, che potrebbe avere fino al 20 percento in massa di carbonio. Dobbiamo chiederci che potenzialità ha avuto questo mondo nello sviluppo di chimica prebiotica e se questi processi abbiano influenzato la composizione di pianeti più grandi, come la Terra. Scopriamo che i composti ricchi di carbonio sono mescolati a prodotti dovuti a interazioni tra roccia e acqua, come le argille. Cerere, grazie alle scoperte di Dawn, si è guadagnato un ruolo fondamentale nello studio dell’origine, l’evoluzione e la distribuzione delle specie organiche nel Sistema solare interno».

Gli scienziati oggi stimano che Cerere abbia avuto origine circa 4,6 miliardi di anni fa, agli albori del Sistema solare. I dati di Dawn hanno rivelato la presenza di acqua e di altre sostanze volatili, come l’ammonio (derivato dall’ammoniaca), e ora un’alta concentrazione di carbonio, suggerendo che questo corpo celeste si sia formato in un ambiente freddo, forse oltre l’orbita di Giove. Perturbazioni gravitazionali avrebbero poi avvicinato Cerere al Sole, fino a raggiungere la sua posizione attuale nella fascia principale degli asteroidi, tra le orbite di Marte e Giove. Vir ha permesso di confermare che la superficie di Cerere è composta da minerali prodotti in interazioni tra rocce e acqua come argille e carbonati, ma anche da concentrazioni significative di agenti oscuranti come la magnetite, un tipo di ossido di ferro e/o carbonio. Informazioni stringenti sulla concentrazione di ferro sulla superficie di Cerere sono state fornite dal Gamma Ray and Neutron Detector di Dawn, limitando la frazione di magnetite presente nella massa delle rocce visibili a solo pochi punti percentuali. Di conseguenza, i dati disponibili suggeriscono che deve esserci un ulteriore materiale che contribuisce a rendere Cerere così scuro, che i ricercatori ritengono essere carbonio amorfo, una forma di carbonio degradato come conseguenza dell’esposizione all’ambiente esterno e alla radiazione solare.

Cerere: il carbonio l’ha fatto nero

L’immagine mostra, in forma schematica, l’evoluzione della crosta di Cerere. Materiale simile alle meteoriti carbonacee (in nero) è mischiato con prodotti di alterazione acquosa, come argille, carbonati, magnetite (in verde) e materia organica (arancione). La presenza di acqua è indicata in blu, e le linee verticali rappresentato condotti attraverso i quali l’acqua avrebbe potuto raggiungere le superficie. Una vasta gamma di molecole organiche si possono formare durante i processi di alterazione acquosa, e venendo trasportati dai fluidi, avrebbero potuto risalire in prossimità della superficie, producendo l’elevata concentrazione di carbonio. Con il passare del tempo, la composizione della parte superiore della crosta diventa uniforme a causa dei numerosi impatti, come testimoniato dal gran numero di crateri sulla superficie di Cerere

«I due spettrometri a bordo della sonda Dawn hanno fatto delle misure sulla composizione della superficie di Cerere non esattamente compatibili tra loro», commenta Eleonora Ammannito, project scientist di Dawn dell’Asi. «In questo studio si propone una soluzione cercando di identificare il componente sulla superficie di Cerere responsabile del basso albedo, quel materiale cioè che rende Cerere molto scuro rispetto agli altri asteroidi. L’interpretazione dei risultati ottenuti fornisce una possibile chiave di lettura per distinguere il materiale endogeno di Cerere da quello depositato sulla superficie dagli impatti con altri asteroidi che nelle prima fasi del Sistema Solare erano molto frequenti. Questo passaggio è fondamentale per inserire correttamente i risultati ottenuti da Dawn a Cerere nel contesto più generale della formazione del Sistema solare».

«Il nuovo studio rileva inoltre che il 50-60 per cento in volume della crosta superiore di Cerere può avere una composizione simile a meteoriti primitive, di tipo condrite carbonacee», sottolinea Maria Cristina De Sanctis, ricercatrice Inaf e responsabile scientifica di Vir. «I risultati indicano che Cerere ha accresciuto materiali ricchi di carbonio. La composizione mineralogica di Cerere è compatibile con un evento di scala globale di alterazione acquosa di rocce, rocce, che potrebbe fornire condizioni favorevoli alla chimica organica. È interessante notare che specifici composti organici sono stati rilevati localmente vicino a un cratere da impatto denominato Ernutet, fornendo ulteriore supporto alla presenza diffusa di sostanze organiche nel sottosuolo superficiale di Cerere».

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