Quando il Sistema Solare iniziò a formare corpi solidi – come pianeti, lune e protopianeti – si trovò di fronte a una scelta tra due ingredienti fondamentali: le condrule (frammenti rocciosi delle dimensioni di un millimetro formati dal calore) e la matrice (una polvere fredda a grana fine, ricca di ghiaccio d’acqua e molecole organiche). E, fin da subito, il Sistema Solare scelse il fuoco. In un nuovo studio guidato dall’Università di Yale, i ricercatori forniscono le prime prove geochimiche del fatto che, già nel primo milione di anni dalla sua formazione, il Sistema Solare operava una selezione preferenziale a favore delle condrule rispetto alla matrice. Studi precedenti avevano documentato questo processo di selezione solo in oggetti formatisi tra i 2 e i 4 milioni di anni dopo l’origine del Sistema Solare. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy.
Prove dai corpi celesti più antichi
“Il nostro lavoro dimostra che questo processo di assemblaggio è stato straordinariamente selettivo fin dall’inizio“, ha affermato Damanveer Grewal, professore associato di Scienze della Terra e planetarie presso la Facoltà di Arti e Scienze di Yale e primo autore dello studio. “I primi corpi celesti del Sistema Solare esterno erano composti per una percentuale compresa tra l’83% e il 92% da condrule, con una presenza minima di quella polvere ghiacciata e ricca di sostanze volatili che invece caratterizza gli oggetti formatisi successivamente“. Le condrule si trovano all’interno delle condriti, i meteoriti più primitivi presenti nelle collezioni geologiche.
Una testimonianza iniziale mancante
Era già noto da tempo che, tra le condriti carbonacee (meteoriti rocciosi primitivi contenenti composti organici e acqua insieme ai loro minerali silicatici) provenienti dal Sistema Solare esterno, quelle formatesi prima contenevano una percentuale maggiore di condrule e una minore di matrice. Ciò suggeriva che, nelle aree in cui si stavano formando i primi corpi solidi – i cosiddetti planetesimi – la polvere ghiacciata venisse già progressivamente esclusa a vantaggio delle condrule formatesi per effetto del calore. Tuttavia, non sono sopravvissuti corpi indifferenziati intatti risalenti a quell’epoca primordiale – il primo milione di anni del Sistema Solare – in grado di confermare l’originario rapporto tra condrule e matrice.
Indizi chimici nei meteoriti ferrosi
La soluzione adottata da Grewal è consistita nel cercare, all’interno dei meteoriti ferrosi provenienti dalle regioni esterne del Sistema Solare, dei traccianti chimici riconducibili a un’epoca ancora più remota. I corpi progenitori da cui provengono questi meteoriti avevano accumulato una tale quantità di alluminio-26 radioattivo da fondere completamente, cancellando ogni traccia fisica della loro composizione originaria. Ciononostante, due distinti traccianti chimici hanno permesso ai ricercatori di ricostruire tale composizione iniziale. Entrambi i traccianti sono legati alla matrice: lo zolfo, presente nella matrice in forma concentrata, e lo stato di ossidazione del ferro, che rivela quanta acqua ghiacciata e polvere ossidata fosse incorporata nel corpo originario.
Due traccianti, un unico risultato
Utilizzando questi traccianti, i ricercatori hanno calcolato che la percentuale di matrice nei corpi originari — quelli da cui provengono i meteoriti ferrosi in esame — fosse compresa tra l’8% e il 17%: un valore inferiore a quello riscontrato in qualsiasi condrite nota. “Entrambi i traccianti raccontano, in modo indipendente, la stessa storia: questi primi planetesimi erano straordinariamente poveri di matrice”, ha affermato Grewal. “È proprio questa convergenza a rendere solido il risultato”.
Secondo lo studioso, i risultati contribuiscono inoltre a spiegare la scarsità di condrule antiche nella documentazione meteoritica: esse vennero incorporate in corpi che in seguito fusero, cancellandone le testimonianze fisiche. “Questi onnipresenti granuli rocciosi costituiscono i mattoni fondamentali da cui, in ultima analisi, si sono formati i pianeti stessi“, ha osservato Grewal. “E ora sappiamo che, fin dagli inizi, essi venivano già selezionati e incorporati nella prima generazione di corpi solidi“.