Ai confini del Sistema Solare potrebbe nascondersi un vasto serbatoio primordiale di acqua, caratterizzato da un’elevata concentrazione di isotopi pesanti dell’ossigeno e rimasto in gran parte isolato dai materiali delle regioni più interne. A rafforzare questa ipotesi è un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science Advances, condotto da Lindsay Keller del Johnson Space Center della NASA, insieme a Ming-Chang Liu e Kevin McKeegan dell’Università della California a Los Angeles e Christopher Snead della NASA. La ricerca si basa sull’analisi di 12 minuscole particelle di polvere interplanetaria recuperate nella stratosfera terrestre. Nei campioni gli scienziati hanno individuato caratteristiche chimiche e isotopiche compatibili con l’esistenza di antichi ghiacci ricchi di ossigeno pesante nella fascia di Kuiper, la regione popolata da corpi ghiacciati che si estende oltre l’orbita di Nettuno.
Da tempo gli astronomi ipotizzano che l’acqua presente nelle regioni più remote del Sistema Solare abbia una composizione isotopica differente rispetto a quella delle zone interne. Una diversità che potrebbe essere il risultato di processi fotochimici verificatisi durante le prime fasi della formazione planetaria. Dimostrare direttamente questa teoria, tuttavia, si è rivelato particolarmente difficile: i meteoriti che raggiungono la Terra conservano raramente tracce sufficientemente chiare della composizione dei materiali provenienti dalle regioni più esterne.
Per aggirare questo limite, il gruppo di ricerca ha concentrato l’attenzione sulla polvere interplanetaria raccolta nell’alta atmosfera terrestre. Un elemento determinante è stata l’elevata densità di tracce lasciate dalle particelle energetiche provenienti dal Sole, una caratteristica che suggerisce un’origine dei campioni negli oggetti della fascia di Edgeworth-Kuiper. Le successive analisi mineralogiche hanno rivelato che le particelle erano composte prevalentemente da minerali idrati, formatisi attraverso l’alterazione di materiali che in origine erano privi d’acqua. Attraverso modelli delle reazioni chimiche, i ricercatori hanno ricostruito le trasformazioni che avrebbero interessato questi materiali in ambienti particolarmente freddi. In queste condizioni, l’acqua e l’anidride carbonica avrebbero reagito con i minerali originari, dando luogo alla formazione dei composti oggi individuati nei campioni.
Il dato più significativo riguarda proprio la composizione isotopica dell’acqua coinvolta in tali processi. Le analisi hanno evidenziato un arricchimento in ossigeno-17 e ossigeno-18, due isotopi stabili più pesanti rispetto al comune ossigeno-16. Una firma chimica che, secondo gli autori, rappresenta una prova convincente della presenza di un importante serbatoio di acqua con caratteristiche isotopiche particolari nelle regioni più remote del Sistema Solare.
I risultati aprono nuove prospettive nello studio dell’evoluzione del nostro sistema planetario. Ricostruire la distribuzione dell’acqua nelle sue diverse regioni, infatti, significa anche comprendere meglio i processi che hanno accompagnato la nascita dei pianeti e la circolazione dei materiali durante le prime fasi della loro formazione. La scoperta suggerisce inoltre che le regioni esterne del Sistema Solare abbiano conservato, almeno in parte, una composizione chimica distinta rispetto a quelle interne. Un’eredità primordiale che potrebbe custodire informazioni preziose sulle condizioni fisiche e chimiche esistenti miliardi di anni fa, quando il Sistema Solare era ancora in formazione.