L'acqua nel sistema solare

L’Acqua nel Sistema Solare

Per molto tempo abbiamo creduto che l’acqua fosse una risorsa scarsa e preziosa e che la sua abbondanza sulla Terra fosse una caratteristica pressoché unica del nostro mondo. Tuttavia, man mano che abbiamo imparato a conoscere il nostro Sistema Solare, abbiamo scoperto che l’acqua è diffusa un po’ dappertutto. D'altronde, se consideriamo la sua formula chimica, con due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, non dovremmo essere troppo sorpresi. L’idrogeno, infatti, è l'elemento più abbondante nell'Universo, da solo costituisce circa il 75% degli atomi della nostra galassia, mentre l’ossigeno è il terzo elemento più comune nello spazio.

Non dobbiamo meravigliarci, dunque, che l’acqua si trovi quasi ovunque, né che abbia avuto un ruolo chiave nella formazione e nell’evoluzione del nostro sistema planetario. La distribuzione dell’acqua può rivelarci molto su come i pianeti, le lune, le comete e tutti gli altri corpi si sono formati circa quattro miliardi e mezzo di anni fa dal “disco proto-planetario” composto di gas, polvere e ghiaccio.

Dopo la formazione del “proto-sole”, la zona centrale del sistema solare era troppo calda per l’esistenza dell’acqua e soltanto gli elementi più refrattari al calore poterono formare i “proto-pianeti” interni. A distanze maggiori, invece, le temperature erano sufficientemente basse da consentire la condensazione dell'acqua. La linea di demarcazione, nota come “linea del ghiaccio”, si trovava nelle vicinanze dell’attuale orbita di Giove. Ancora oggi, questa è la distanza approssimativa dal Sole alla quale il ghiaccio delle comete inizia a sublimare.

Il ghiaccio d’acqua, che costituiva una parte significativa del materiale solido di quelle regioni, ha permesso ai pianeti esterni di crescere molto più rapidamente dei loro cugini interni. Nel nucleo di Saturno, Urano e Nettuno, e probabilmente in quello di Giove, si trovano i nuclei ghiacciati attorno a cui si sono raccolte le atmosfere gassose di questi pianeti, trasformandoli nei giganti che osserviamo oggi.

Le grandi quantità di ghiaccio non furono tutte assimilate dai pianeti giganti. Ognuno di quei mondi era accompagnato da dozzine di corpi minori, alcuni più grandi della nostra Luna, altri di appena qualche chilometro di diametro. Inizialmente, si è creduto che queste lune fossero mondi completamente congelati, ma quest’idea è stata gradualmente sostituita da un modello più suggestivo. Grazie ai dati delle sonde inviate intorno a Giove e a Saturno, abbiamo scoperto che, sebbene la superficie di alcune lune sia formata da chilometri di ghiaccio duro come il granito, al loro interno sono presenti enormi distese di acqua liquida.

Il primo oceano di questo tipo è stato identificato sotto la coltre ghiacciata di Europa, una delle lune di Giove osservata per la prima volta da Galileo Galilei. Europa è grande all’incirca quanto la nostra Luna ed è stata studiata da vicino da una sonda della NASA che ha orbitato attorno al sistema gioviano per otto anni, tra la fine degli anni ’90 e gli inizi del 2000. Il veicolo automatico, che portava il nome dello scienziato italiano, ha trovato che anche Ganimede e Callisto, altre due lune di Giove, potrebbero avere oceani di acqua liquida sotto lo strato di ghiaccio.

Un risultato simile è stato messo in luce dalla sonda Cassini, che ha studiato Saturno e i suoi satelliti tra 2004 e il 2017. La missione della NASA e dell’ESA ha evidenziato che Encelado e Titano, due tra le lune principali del “signore degli anelli”, mostrano chiari indizi della presenza di grandi quantità di acqua salata sotto le loro gelide superfici.

Torniamo alla formazione del Sistema Solare. Se la zona interna era troppo calda perché l'acqua potesse essere presente sotto forma liquida o ghiacciata, diventa fondamentale spiegare come la Terra abbia ottenuto l’acqua che copre i due terzi della sua superficie. Il nostro mondo potrebbe averla acquisita in tempi successivi, forse trasportata da comete o asteroidi ricchi d'acqua.

Tra il 2014 e il 2018, la missione Dawn della NASA ha studiato da vicino Cerere, il corpo più grande nella fascia di asteroidi tra Marte e Giove. L’analisi del pianeta nano ha rivelato la presenza di grandi quantità di acqua ghiacciata, che mostra una composizione isotopica simile a quella degli oceani terrestri. Questo dato, insieme a numerosi altri studi geochimici su antiche meteoriti, suggerisce che l’impatto di asteroidi ghiacciati sia stata la fonte primaria dell'acqua sulla Terra.

Non conosciamo tutti i meccanismi che hanno portato il prezioso liquido sul nostro pianeta, ma sappiamo quanto sia importante per l’evoluzione della vita; basta riflettere sul fatto che il nostro corpo è composto per oltre il 60% di acqua. Circa 3,7 miliardi di anni fa, i primi microbi impararono a sopravvivere in un’atmosfera ricca di anidride carbonica. Successivamente, si sono evoluti in cianobatteri, organismi che, grazie alla fotosintesi, erano capaci di utilizzare l’acqua, la luce solare e l’anidride carbonica per produrre il loro cibo. Il sottoprodotto della fotosintesi è l’ossigeno, che è così diventato un componente essenziale dell’atmosfera che respiriamo oggi.

Quindi, anche se il “pianeta azzurro”, come lo chiamano gli astronauti che l’ammirano dall’orbita, ha meno acqua delle lune di Giove e Saturno, dobbiamo ringraziare gli asteroidi, le meteoriti e tutti gli altri processi che hanno portato l’acqua sul nostro pianeta. Non saremmo qui senza di loro.