Una spiegazione per la presenza di ossigeno molecolare sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

Schema del processo di produzione abiotica di ossigeno molecolare (Immagine cortesia Caltech)
Schema del processo di produzione abiotica di ossigeno molecolare (Immagine cortesia Caltech)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Communications” offre una spiegazione alla presenza di molecole di ossigeno sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Konstantinos Giapis, ingegnere chimico del Caltech, ha condotto questa ricerca dopo aver notato che le reazioni chimiche che avvengono sulla superficie della cometa erano simili a quelle che lui stava generando da anni. L’ipotesi più probabile offerta inizialmente era che fosse “sopravvissuto” fin dai tempi della formazione del sistema solare ma forse ora è stata trovata la spiegazione corretta.

L’annuncio della scoperta di ossigeno molecolare – O2 – nella chioma della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko da parte della sonda spaziale Rosetta dell’ESA era arrivato con un articolo pubblicato sulla rivista “Nature” nell’ottobre 2015. Era stata una sorpresa perché l’O2 è molto reattivo perciò tende a combinarsi ad esempio con l’idrogeno per formare acqua. I ricercatori avevano scartato varie possibili reazioni come fonti di quell’ossigeno finendo per considerare probabile che si trattasse di molecole rimaste in qualche modo imprigionate nella cometa fin dai tempi della formazione del sistema solare.

Le ricerche non si sono fermate perché rimanevano i dubbi sui meccanismi che potevano conservare una notevole quantità di ossigeno molecolare per 4,6 miliardi di anni. Ora una possibile spiegazione è arrivata grazie a Konstantinos Giapis, un ingegnere chimico che normalmente si occupa di sviluppare processi per la fabbricazione di microprocessori. Potrebbe sembrare la persona meno adatta a condurre ricerche che riguardano una cometa ma questo potrebbe essere uno di quei casi in cui le conoscenze accumulate in una disciplina scientifica si rivelano utili in una ben diversa.

Konstantinos Giapis sembra conoscere bene l’importanza di non rimanere isolato nel suo campo perché ha dichiarato di aver cominciato a interessarsi dello spazio cercando luoghi in cui gli ioni possono essere accelerati verso superfici. Ciò lo ha portato a interessarsi della missione Rosetta dell’ESA e quando ha letto i dati riguardanti le energie delle molecole d’acqua che colpivano la cometa tutto è andato al proprio posto. In sostanza, ha visto che ciò che succedeva su 67P/Churyumov-Gerasimenko era analogo a ciò che lui stava studiando da anni.

Assieme al collega Yunxi Yao, Konstantinos Giapis ha verificato in laboratorio quale processo può essere responsabile della costante produzione di O2 sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Si tratta di un processo abiotico, che significa che non coinvolge forme di vita perciò può avvenire in quel tipo di ambiente. Questo meccanismo è del tipo chiamato di Eley-Rideal, una reazione che avviene quando molecole ad alta velocità si scontrano con una superficie estraendone atomi per formare nuove molecole in tre passaggi.

Nel primo passaggio vapore acqueo viene emesso dalla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko a causa del calore solare, nel secondo passaggio le molecole d’acqua vengono ionizzate dalla radiazione solare ultravioletta e nel terzo passaggio le molecole ionizzate vengono spinte dal vento solare verso la superficie, dove si scontrano con materiali contenenti ossigeno acquisendo un atomo di quest’elemento che permette di generare l’O2.

Quando venne scoperto l’O2 nella chioma della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, venne scoperta anche una correlazione con la presenza d’acqua con lo stesso rapporto tra le due molecole in differenti punti della cometa. Se effettivamente l’O2 viene prodotto partendo dall’acqua non si tratta una semplice correlazione bensì di un nesso causa-effetto. I ricercatori erano rimasti sorpresi da quella scoperta ma la teoria di Konstantinos Giapis la spiega.

Se questa spiegazione verrà confermata, significa che l’O2 sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko viene prodotto in continuazione, almeno quando essa è sufficientemente vicina al Sole. Il meccanismo proposto da Konstantinos Giapis potrebbe essere in atto anche su esopianeti, una delle possibili reazioni che potrebbero liberare ossigeno in un’atmosfera senza forme di vita. In passato la presenza di ossigeno era considerata un possibile indicatore dell’esistenza di forme di vita ma la scoperta di nuove possibili reazioni abiotiche sta influenzando gli studi degli esopianeti.

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