I pianeti potrebbero produrre acqua durante la loro formazione: potrebbe significare un maggior numero di mondi abitabili nell’Universo?

Un nuovo studio rivela che l’acqua non viene trasportata sui pianeti solo da comete e asteroidi: può anche essere forgiata durante la formazione dei mondi. Per decenni, gli scienziati hanno dibattuto sull’origine dell’acqua terrestre. Una teoria di lunga data suggerisce che sia stata trasportata da corpi ghiacciati provenienti dal Sistema Solare esterno dopo la formazione della Terra, mentre un’altra propone che le materie prime che compongono il nostro pianeta contenessero già gli ingredienti necessari per generare acqua internamente. Finora, tuttavia, questa seconda ipotesi non era mai stata testata in condizioni di laboratorio realistiche.

In una serie di esperimenti ad alta pressione e alta temperatura progettati per imitare le origini di un giovane pianeta, gli scienziati hanno ricreato l’ambiente estremo in cui interagiscono la roccia fusa e l’idrogeno gassoso di tali mondi. Questi test hanno rivelato che l’acqua liquida può, in effetti, formarsi naturalmente durante le prime fasi della formazione planetaria.

Le nuove scoperte, pubblicate sulla rivista Nature, offrono una nuova prospettiva su uno dei più antichi interrogativi della scienza planetaria e ampliano le possibilità di individuare dove potrebbe sorgere l’acqua necessaria alla vita nel cosmo.

“Questo lavoro dimostra che grandi quantità di acqua si creano come conseguenza naturale della formazione dei pianeti“, ha dichiarato Anat Shahar, scienziata della Carnegie Institution for Science di Washington D.C., che ha co-diretto lo studio. “Rappresenta un importante passo avanti nel nostro modo di concepire la ricerca di mondi lontani in grado di ospitare la vita”.

Lo studio

Degli oltre 6.000 esopianeti scoperti finora nella nostra galassia, la Via Lattea, i mondi più grandi della Terra ma più piccoli di Nettuno, noti come sub-Nettuno, sono i più comuni. Sebbene non esista alcun pianeta di questo tipo nel nostro Sistema Solare, gli scienziati sospettano che questi mondi possiedano un interno roccioso avvolto da atmosfere spesse e ricche di idrogeno. Questa combinazione li rende degli analoghi ideali per testare come l’acqua potrebbe formarsi durante le prime fasi dell’evoluzione planetaria, osserva lo studio.

Per esplorare questo processo, Shahar e il suo team hanno costruito in laboratorio una versione in miniatura di un sub-Nettuno. Utilizzando un dispositivo chiamato cella a incudine di diamante, hanno compresso campioni di roccia fusa ricca di ferro a una pressione quasi 600.000 volte superiore a quella atmosferica terrestre tra le punte di due diamanti e li hanno riscaldati a oltre 4.000°C – temperature paragonabili a quelle riscontrate nelle profondità di un pianeta fuso.

Gli scienziati affermano che questa configurazione ha simulato una fase cruciale nella formazione dei pianeti, quando i mondi appena formati in orbita attorno a giovani stelle sono avvolti da spesse coltri di idrogeno gassoso. Questo idrogeno agisce come una “coperta termica”, intrappolando il calore e mantenendo fusi gli oceani di magma per milioni – o addirittura miliardi – di anni, durante i quali il gas e la roccia fusa possono interagire.

In queste condizioni infernali, i ricercatori hanno scoperto che l’idrogeno si dissolve facilmente nella roccia fusa, dove reagisce con gli ossidi di ferro producendo notevoli quantità di acqua. I risultati mostrano che l’acqua può formarsi come sottoprodotto naturale della chimica di rocce e gas, senza richiedere l’apporto di comete, asteroidi o altre fonti esterne.

I risultati implicano che, piuttosto che un raro incidente cosmico, l’acqua potrebbe essere un risultato inevitabile della formazione dei pianeti, rendendola molto più comune nella galassia di quanto gli scienziati pensassero in passato.