CIELO E TERRA

CIELO E TERRA

DI GIORDANO CEVOLANI*

UNA CAPSULA DEL TEMPO NEL TAGISH LAKE

IL MINIASTEROIDE CADUTO IN CANADA NEL 2000 PROVENIVA DALLA LONTANA FASCIA DI KUIPER

» Il lago Tagish in Canada, dove il 18 gennaio 2000 è caduta una meteorite in centinaia di frammenti.

CIELO E TERRA

Sono molte le meteoriti disponibili per studiare l’aspetto del Sistema solare primitivo, ma la stragrande maggioranza proviene dalla Fascia Principale degli asteroidi tra Marte e Giove. Diventa così difficile ricostruire gli eventi che sono accaduti nelle regioni più esterne del nostro sistema planetario. Ecco perché l’esplosione di un mini-asteroide carbonaceo di 150 tonnellate, avvenuta il 18 gennaio del 2000 sopra il lago Tagish nella British Columbia (Canada), rappresenta un evento eccezionale. Non solo per la pioggia di circa 500 frammenti raccolti, ma per la provenienza di questo corpo cosmico dal Sistema solare esterno. Per la precisione, dalla Fascia di Kuiper, la regione situata al di là dell’orbita di Nettuno che contiene una grande quantità di corpi rocciosi e ghiacciati. Finora, vi sono stati trovati più di mille oggetti, la maggior parte dei quali di dimensioni relativamente piccole, con diametri compresi fra i 10 e i 50 km. Ma alcuni di essi hanno dimensioni quasi planetarie. Se volessimo scoprire tutti i segreti del Sistema solare, dovremmo andare cercare proprio da quelle parti. Ed è quello che sta facendo la sonda New Horizons della Nasa, che ha visitato Plutone e Caronte nel 2015 e il piccolo Arrokoth nel 2019, ma resterà ancora operativa fino al 2030, con la possibilità di avvicinarsi ad altri corpi di questa regione, facendo a ritroso la strada compiuta dal miniasteroide che 22 anni fa è piombato da lassù fino al lago Tagish, da cui ha preso il nome Tagish Lake.

UN FOSSILE DEL SISTEMA

SOLARE PRIMITIVO

Dal giorno della caduta di Tagish Lake, procedono senza sosta le

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DI GIORDANO CEVOLANI

» Uno dei frammenti della meteorite Tagish Lake incastrata nel ghiaccio del lago.

Sotto: la Fascia di Kuiper, la regione al di là dell’orbita di Nettuno che contiene una quantità sterminata di oggetti rocciosi e ghiacciati.

ricerche su questa rarissima condrite carbonacea, un vero fossile del Sistema solare primitivo che sta fornendo straordinarie informazioni, paragonabili a quelle acquisite dalla celebre meteorite Murchison, caduta in Australia nel 1969, altra “capsula del tempo” risalente a quattro miliardi e mezzo di anni fa. È stato eccezionale anche il ritrovamento dei frammenti di questo corpo cosmico, in quanto sono tra i più incontaminati mai giunti in laboratorio: caduti sulla superficie ghiacciata di un lago, sono stati raccolti senza contatto manuale e da allora sono sempre rimasti ghiacciati. Queste loro caratteristiche li hanno resi un banco di prova straordinario per indagare l’origine della grande variabilità del materiale organico trovato nei frammenti meteoritici di tutto il mondo. Tagish Lake è classificata come “carbonacea C2 ungrouped”, cioè “senza collocazione”, perché non è assimilabile a nessuno dei gruppi petrografici in cui sono suddivise le altre condriti conosciute. Sembra che le condriti carbonacee si siano formate in regioni piuttosto ricche di ossigeno, da cui si è formata l’acqua e si è prodotta la conseguente alterazione dei minerali contenuti (il numero 2 indica che questo grado di alterazione è moderato). L’appartenenza di Tagish Lake a un gruppo non classificato aveva fatto sorgere dubbi sulla provenienza del corpo genitore. Le differenze tra i vari gruppi delle carbonacee si spiegano infatti immaginando la loro origine in regioni diverse del Sistema solare, con storie “termiche” differenti. Come si è arrivati a stabilire la provenienza dalla Fascia di Kuiper? Un lavoro recentemente pubblicato da un team giapponese, guidato da Yuki Kimura dell’Università di Hokkaido, descrive in dettaglio una nuova tecnica per studiare la magnetizzazione presente in Tagish Lake. La tecnica fa ricorso alla natura ondulatoria degli elettroni, per esaminare le loro figure di interferenza, da cui si ottengono informazioni sulle magnetizzazioni dei domini magnetici microscopici. Queste micro-magnetizzazioni possono agire come una registrazione storica: dalla loro analisi, gli scienziati deducono gli eventi che hanno interessato il corpo e ne ricostruiscono una mappa temporale. Grazie ai dati ottenuti, elaborati da sistemi di simulazione, il team ha dimostrato che il corpo genitore di Tagish Lake si è formato nella Fascia di Kuiper, circa 3 milioni di anni dopo la formazione dei primi minerali del Sistema solare. Si è poi spostato nella Fascia Principale in seguito alla formazione di Giove. La magnetite contenuta nei frammenti di Tagish Lake dovrebbe essersi formata quando il corpo genitore è stato riscaldato a circa 250 °C da un impatto energetico avvenuto durante questo transito. Il team applicherà la nuova tecnica a più campioni, compresi quelli dell’asteroide Ryugu prelevati in situ

*GIORDANO CEVOLANI GEOFISICO E PLANETOLOGO, SI OCCUPA DI FISICA DELL’ATMOSFERA E DI ASTRONOMIA DEI CORPI MINORI DEL SISTEMA SOLARE.

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» Da sinistra: rappresentazione artistica della sonda

New Horizons della Nasa, attualmente in viaggio nella Fascia di Kuiper.

Immagini al microscopio elettronico a scansione dei cristalli colloidali (a) e di alcuni particolari (b, c) della magnetite di Tagish Lake.

dalla sonda giapponese Hayabusa 2 e portati a terra: “Il nostro metodo paleomagnetico su scala nanometrica svelerà una storia dettagliata del Sistema solare primitivo“, ha annunciato Kimura.

FABBRICHE DI MOLECOLE ORGANICHE

Già dieci anni fa, in base ad analisi chimiche dei frammenti di Tagish Lake, il team dell’astrobiologa Sandra Pizzarello del Goddard Space Flight Center della Nasa e dell’Università di Alberta a Edmonton (Canada) sosteneva che gli elementi fondamentali per la nascita della vita sulla Terra sarebbero stati portati da meteoriti come questa. Risulterebbe decisivo il ruolo svolto dall’acqua nelle trasformazioni molecolari dei composti prebiotici sugli asteroidi, dove l’acqua presente nel corpo originario ha portato alla distruzione di alcune molecole e alla formazione di altre. I ricercatori avevano analizzato i frammenti di Tagish Lake, isolando i minerali presenti, e avevano stabilito che molti di questi avevano subìto modificazioni a contatto con l’acqua del lago, dopo la caduta. Inoltre, in alcuni frammenti erano presenti numerosi amminoacidi, ma in concentrazioni differenti in base alla porzione analizzata. A permettere la nascita di molecole di interesse prebiotico, in grado cioè di stimolare la crescita di altre molecole, come amminoacidi, nucleobasi, acidi monocarbossilici, zuccheri e idrocarburi policiclici aromatici, sarebbero state le alterazioni prodotte dalle variazioni della temperatura avvenute nell’acqua presente nel corpo genitore. L’acqua, a sua volta, sarebbe derivata dalla fusione del ghiaccio, per effetto del calore prodotto dal decadimento di elementi radioattivi. Secondo una ricerca pubblicata nel maggio 2020 da ricercatori del Royal Ontario Museum, della Mc Master University e della York University, le molecole più antiche presenti nel Sistema solare avrebbero potuto sostenere la formazione di amminoacidi. Gli scienziati hanno utilizzato la tomografia a sonda atomica, una tecnica di imaging degli atomi in 3D, per studiare le molecole dei minerali presenti in Tagish Lake tra i granuli di magnetite che si sono formati sulla vecchia roccia cosmica. E tra questi granuli gli scienziati hanno rilevato la presenza di precipitati d’acqua. Nella nuova ricerca effettuata su scala atomica abbiamo la prima prova di fluidi ricchi di sodio (e alcalini) in cui si forma la magnetite. Queste condizioni fluide sono preferenziali per la sintesi di amminoacidi e hanno potuto favorire la formazione della vita microbica già 4,5 miliardi di anni fa. Da tecniche di indagine come la tomografia con sonda atomica, gli scienziati sperano di sviluppare metodi analitici per i campioni asteroidali che saranno riportati sulla Terra nel 2023 dalla missione Osiris-Rex della Nasa e per i campioni di suolo marziano raccolti dai rover su Marte e che una missione apposita preleverà per portarli sulla Terra all’inizio degli anni 30. Per gli autori, alcuni asteroidi avrebbero funzionato da “fabbriche di molecole”, in grado di portare sulla Terra gli ingredienti per la vita nel corso di impatti meteorici, come conferma l’analisi dei frammenti di Tagish Lake: calore e acqua avrebbero fatto aggregare gli elementi organici, fino a farne dei precursori della vita.