La scoperta dell’acqua nel Sistema Solare
Negli ultimi decenni, la comunità scientifica ha esplorato l’idea che l’acqua fosse presente in abbondanza nelle regioni periferiche del Sistema Solare durante le sue fasi primordiali. Si ipotizza che comete e asteroidi abbiano trasportato umidità sulla Terra e sugli altri pianeti interni durante il periodo noto come Late Heavy Bombardment, avvenuto circa 4 miliardi di anni fa. L’abbondanza di ghiaccio osservata in luoghi come la Fascia di Kuiper, un’area popolata da corpi ghiacciati, ha fornito un supporto significativo a questa teoria. Tuttavia, fino a poco tempo fa, non era possibile testare questa ipotesi in modo diretto, poiché mancavano gli strumenti adeguati per studiare sistemi extrasolari nelle fasi iniziali della loro formazione.
Il ruolo del telescopio spaziale James Webb
Grazie al telescopio spaziale James Webb (JWST), gli scienziati hanno finalmente ottenuto prove tangibili a sostegno di questa teoria. Un recente studio condotto da ricercatori della Johns Hopkins University ha rivelato la presenza di ghiaccio d’acqua nel disco di detriti che orbita attorno a HD 181327, una stella simile al Sole situata a 155 anni luce dalla Terra. Questo sistema stellare, con i suoi soli 23 milioni di anni, è considerato molto giovane rispetto al nostro Sistema Solare, che ha un’età di 4,6 miliardi di anni. La stella è circondata da un disco protoplanetario che non ha ancora subito il processo di coalescenza per formare pianeti definitivi. L’osservazione di stelle così giovani consente agli astronomi di studiare sistemi ancora in fase di formazione, offrendo un’opportunità unica per comprendere i meccanismi che governano la nascita dei pianeti.
Le scoperte di ghiaccio d’acqua
Chen Xie, ricercatore associato alla Johns Hopkins University e autore principale dello studio, ha dichiarato che il JWST ha rilevato in modo inequivocabile non solo ghiaccio d’acqua, ma ghiaccio d’acqua cristallino, simile a quello presente negli anelli di Saturno e nei corpi ghiacciati della Fascia di Kuiper del nostro Sistema Solare. La presenza di ghiaccio d’acqua è fondamentale per facilitare la formazione dei pianeti. Materiali ghiacciati potrebbero anche essere ‘consegnati’ ai pianeti terrestri che potrebbero formarsi nel corso di centinaia di milioni di anni in sistemi come questo.
Analisi del disco di detriti
Utilizzando il spettrografo a infrarossi vicino (NIRSpec) del JWST, i ricercatori hanno analizzato HD 181327, rivelando le tracce chimiche dell’acqua nelle regioni esterne del disco di detriti. Come previsto, la maggior parte del ghiaccio d’acqua è stata rinvenuta nell’anello di detriti esterno, che costituisce oltre il 20% della massa totale del sistema. Analogamente a quanto osservato nella Fascia di Kuiper, l’acqua si presenta sotto forma di “palle di neve sporche”, ovvero ghiaccio mescolato a particelle di polvere fine. Tuttavia, man mano che i ricercatori si avvicinavano alla stella, la quantità di ghiaccio d’acqua diminuiva. Solo l’8% del materiale a metà strada dal bordo del disco era costituito da ghiaccio, mentre verso il centro del sistema non è stata rilevata praticamente alcuna traccia di ghiaccio. Questo fenomeno è probabilmente attribuibile alla vaporizzazione causata dalla radiazione ultravioletta emessa dalla stella, sebbene sia possibile che una quantità significativa di acqua sia intrappolata in rocce e planetesimi.
Implicazioni per la formazione planetaria
Poiché il ghiaccio d’acqua gioca un ruolo cruciale nella formazione dei pianeti attorno a stelle giovani, i risultati di questo studio offrono nuove opportunità per i ricercatori di indagare i processi che governano lo sviluppo dei sistemi solari. Inoltre, confermano le osservazioni effettuate dal telescopio spaziale Spitzer della NASA, che nel 2008 aveva già suggerito la presenza di ghiaccio in questo sistema. Christine Chen, astronomo associato presso il Space Telescope Science Institute e coautrice dello studio, ha commentato che, quando era uno studente di dottorato, le era stato detto che ci doveva essere ghiaccio nei dischi di detriti, ma prima di Webb non avevano strumenti abbastanza sensibili per fare queste osservazioni. Ciò che colpisce di più è che questi dati sembrano simili alle recenti osservazioni del telescopio di oggetti della Fascia di Kuiper nel nostro stesso Sistema Solare.
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Osservazioni e futuri sviluppi
Le osservazioni effettuate dal JWST hanno anche messo in evidenza un ampio intervallo privo di polvere tra la stella e il suo disco di detriti. Più lontano dalla stella, il disco di detriti appare simile alla Fascia di Kuiper, caratterizzato da innumerevoli palle di neve sporche e pianeti minori. Inoltre, il team di ricerca ha notato che le collisioni continuano a verificarsi nella Fascia di Kuiper, un fenomeno che si osserva anche attorno a HD 181327. HD 181327 è un sistema molto attivo, con collisioni regolari e in corso nel suo disco di detriti. Quando questi corpi ghiacciati collidono, rilasciano minuscole particelle di ghiaccio d’acqua polveroso, perfettamente dimensionate per essere rilevate da Webb.
Conclusioni e prospettive future
Con queste nuove osservazioni, gli astronomi continueranno a cercare ghiaccio d’acqua e dischi di detriti da studiare più da vicino, utilizzando il JWST e altri telescopi di nuova generazione, alcuni dei quali saranno lanciati a breve. L’analisi di questi sistemi planetari in formazione attiva fornirà informazioni preziose sui modelli di formazione planetaria e offrirà nuove prospettive su come si è sviluppato il nostro Sistema Solare. I risultati del team sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature, contribuendo così a una comprensione più profonda della formazione dei pianeti e della distribuzione dell’acqua nell’universo.
