L’origine dell’acqua sulla Terra – Parte prima

Vi siete mai domandati da dove arriva l’acqua degli oceani?

L’ho chiesto ai miei amici seduti sul bordo della piccola fontana del centro città, tanto per parlare di cose diverse che non siano la solita politica o calcio.

Il primo ad intervenire è Aldo: “Lo dice la Genesi, capitolo 1,9-10.”
Aldo è un ex pescatore, un credente osservante e conosce a memoria gran parte della Bibbia.

In principio – recita Aldo – Dio creò il cielo e la terra. La terra era informe e deserta e le tenebre ricoprivano l’abisso e lo spirito di Dio aleggiava sulle acque.
Dio disse: “Le acque che sono sotto il cielo, si raccolgano in un solo luogo e appaia l’asciutto. E così avvenne. Dio chiamò l’asciutto terra e la massa delle acque mare. E Dio vide che era cosa buona.

Luigi il mio amico è laureato in chimica.
Caro Aldo – interviene – la Terra nel momento della sua formazione doveva essere troppo calda perché l’acqua si mantenesse allo stato liquido. Per questo gli scienziati ipotizzarono che l’acqua della Terra venne portata dalla pioggia di comete che colpì il pianeta dopo il suo raffreddamento. I planetesimi che hanno dato origine alla Terra dovevano, quindi, essere formati da composti refrattari e non contenere acqua.

Nicola è un altro amico. Non ha una istruzione scientifica, ma è molto pratico.
Se tutta l’acqua degli oceani proviene dalle comete – dice – devono essere cadute una gran quantità di comete sulla Terra alle sue origini.

Luigi: “Proprio così.”

Quello che dice Luigi è vero, ma solo parzialmente – intervengo io.
Se mi ascoltate un attimo vi aggiorno sulle ultime ricerche scientifiche.

Quindi mi rivolgo ad Aldo.
Dimentica per un attimo quello che dice la Genesi dal momento che coloro che hanno contribuito alla sua stesura non potevano avere alcuna conoscenza scientifica a quell’epoca.

Ma non è altrettanto corretto dire che tutta l’acqua è stata portata dalle comete. Infatti i conti non tornano sulla grande quantità d’acqua degli oceani e la quantità d’acqua che le comete avrebbero dovuto portare sulla Terra.
Le simulazioni al calcolatore della formazione del Sistema solare confermano che le comete provenienti da una regione remota del sistema solare hanno una probabilità di collisione con la Terra molto bassa. Le comete possono aver portato al massimo il 5% dell’acqua attualmente presente sul nostro pianeta.

Quindi l’acqua dei mari della Terra non arriva dalle comete.
Allora da dove arriva, vi domanderete?

Diccelo tu, che sei uno scienziato – mi dice Aldo che mi sembra un po’ contrariato.

Non sono uno scienziato – rispondo – mi tengo informato. Ti chiedo solo di lasciare da parte, per un attimo, le motiviazioni divine e ascolta, poi mi dirai.

La farò un po’ lunga – continuo – ma è necessario per capire come stanno le cose.  Abbiamo molto tempo stamattina, visto che siamo tutti pensionati. Se volete andiamo a sederci al bar così stiamo più comodi.

Bene. Ci sono due tipi di oggetti che cadono sulla Terra: gli asteroidi e le comete.
L’asteroide è formato da rocce ed è privo di acqua. Proviene dalla parte interna (più vicina al Sole, a circa 300 milioni di km dal Sole) della cintura degli asteroidi compresa tra Marte e Giove.
Le comete sono formate per il 50% della loro massa da ghiaccio d’acqua e provengono dalla parte più esterna della cintura, tra i 400 e i 500 milioni di km dal Sole.

Cosa vuol dire – mi domanda Nicola.

Apparentemente l’acqua non dovrebbe provenire dalla fascia degli asteroidi che non la contengono – spiego – ma la questione è più complicata.
Per fare un po’ di chiarezza dobbiamo parlare un attimo dell’idrogeno che è la chiave che risolve il mistero e dei suoi isotopi.

 L’idrogeno è presente in gran quantità nell’universo. In natura esistono tre isotopi dell’idrogeno (che ha numero atomico Z=1). L’idrogeno propriamente detto (H) con numero di massa A=1, il deuterio (D) con A=2 e il trizio (T) con A=3.
Le molecole di acqua più abbondanti sono quelle di formula chimica H2O e, in misura minore, HDO.
Sulla Terra su 6667 molecole, 1 è del tipo HDO. Nell’acqua presente sugli asteroidi (condriti) su 6667 molecole d’acqua, 1 è del tipo HDO. Nell’acqua che proviene dalle comete, su 6667 molecole, 2 sono del tipo HDO.
La cosa interessante è che le molecole di tipo HDO sono le più stabili nell’universo rimanendo invariate per milioni di anni.

Non ho capito nulla – mi interrompe Nicola.

Lasciami spiegare – rispondo.
Gli scienziati hanno analizzato campioni provenienti da 85 condriti carboniose (un particolare tipo di meteoriti caduti sulla Terra), e sono riusciti a dimostrare che esse probabilmente non si formarono nelle stesse regioni del Sistema Solare delle comete, perché hanno un contenuto di deuterio molto più basso. Il team suggerisce che le condriti carbonacee si siano formate nella fascia di asteroidi che esiste tra le orbite di Marte e Giove.
Quindi, si ritiene che la maggior parte degli elementi volatili sulla Terra arrivò da una varietà di condriti, non dalle comete.

In definitiva – interviene Luigi – gli oggetti che si sono formati più lontano dovrebbero generalmente avere un contenuto di deuterio più alto rispetto a quelli formatisi vicino al Sole.
Allo stesso modo, gli oggetti che si sono formati nelle stesse regioni devono avere composizioni isotopiche simili all’idrogeno.
Da questo si dedurrebbe che l’acqua sulla Terra deriva da questi asteroidi chiamati condriti perchè hanno lo stesso contenuto di deuterio.

Esatto – rispondo – ma ci sono ancora delle cose che andrebbero spiegate per bene per avere un quadro completo su questo mistero.
I dubbi derivano dalla considerazione che gli asteroidi provenienti dalla fascia interna non contengono acqua. Eppure gli studi ci dicono che l’acqua trasportata sulla Terra non può che arrivare dalla fascia degli asteroidi da un particolare tipo di asteroidi del tipo carbonifero in base al basso rapporto deuterio su idrogeno.
Inoltre secondo la teoria corrente una volta che il Sole ha acceso la sua luce, il vento solare avrebbe spazzato via gli elementi più leggeri, come l’idrogeno e l’elio, dalle regioni vicine, lasciando nelle sue vicinanze solo materiali pesanti che hanno dato origine ai mondi rocciosi, Terra e cintura degli asteroidi comprese.

A questo punto i miei amici mi guardano in silenzio aspettando un chiarimento mentre io sorseggio con calma il mio latte macchiato e mordicchio il mio gustoso bombolone alla crema.

A voi vi rimando al prossimo post.

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