Perché c'è così poco azoto nella cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P)? Questa è una domanda che gli scienziati si sono posti quando hanno esaminato i dati del veicolo spaziale Rosetta dell'ESA. In effetti, è una domanda che si pongono ogni volta che misurano i gas nel coma di una cometa. Quando Rosetta ha visitato la cometa nel 2014, ha misurato i gas e ha scoperto che c'era pochissimo azoto.
In due nuovi articoli pubblicati su Nature Astronomy, i ricercatori suggeriscono che l'azoto non manca affatto, è semplicemente nascosto nei mattoni della vita.
Rosetta è stata lanciata nel 2004 e ha impiegato 10 anni per raggiungere il suo obiettivo, la cometa 67P. Trascorse circa due anni a studiarlo prima di terminare la sua missione schiantandosi sulla cometa. Rosetta mandò anche il lander Philae in superficie e, nonostante un difficile atterraggio che paralizzò la sua missione, il lander era ancora in grado di catturare immagini dalla superficie della cometa.
Questo è successo tre anni fa e gli scienziati stanno ancora lavorando sui dati.
"Sebbene le operazioni di Rosetta siano terminate oltre tre anni fa, ci offre ancora un'incredibile quantità di nuove scienze e rimane una missione davvero rivoluzionaria."
Matt Taylor, Rosetta Project Scientist dell'ESA.
Le comete sono in gran parte palle di ghiaccio e quando la cometa 67P si avvicinò al sole, il calore sublimò il materiale dalla cometa al suo coma, una chiazza gassosa e velata che circonda la cometa. Quando Rosetta ha analizzato il coma, conteneva le quantità attese di sostanze chimiche come ossigeno e carbonio, ma era impoverito di azoto.
"La ragione di questa deplezione di azoto è rimasta una delle principali questioni aperte nella scienza cometaria", ha dichiarato Kathrin Altwegg dell'Università di Berna, Svizzera, ricercatrice principale dello strumento Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) e autore principale di un nuovo studio.
Di fronte a questo azoto mancante in passato, gli scienziati hanno pensato che N2 (azoto molecolare) era troppo volatile per condensarsi in ghiaccio cometario quando si formò la cometa. Un'altra possibile spiegazione è che potrebbe essersi perso nel corso della vita di circa 4,6 miliardi di anni del Sistema Solare. Ma questi nuovi studi presentano prove che scartano quelle spiegazioni.
"Usando le osservazioni ROSINA della cometa 67P, abbiamo scoperto che questo azoto" mancante "potrebbe in effetti essere legato in sali di ammonio che sono difficili da rilevare nello spazio", ha detto Altwegg in un comunicato stampa.
"Trovare sali di ammonio sulla cometa è estremamente eccitante dal punto di vista dell'astrobiologia."
Kathrin Altwegg, Principal Investigator, Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA)
Uno dei nuovi articoli è intitolato "Evidenza di sali di ammonio nella cometa 67P come spiegazione per l'esaurimento dell'azoto nelle comete cometarie". L'azoto volatile nel coma di una cometa viene generalmente trasportato in NH3 (Ammoniaca) e HCN (acido cianidrico.) L'ammoniaca può combinarsi facilmente con altri acidi come HCN, HNCO (acido isocianico) e HCOOH (acido formico) per formare sali di ammonio. I sali di ammonio si trovano nelle basse temperature nel ghiaccio delle comete e nel mezzo interstellare.
I sali di ammonio possono svolgere un ruolo chiave nei mattoni della vita. Si pensa che siano i precursori della vita e sono i composti di partenza per molecole più complesse come l'urea e l'amminoacido glicina. Ma sono difficili da rilevare nello spazio. Sono volatili e instabili come gas e il loro segnale a infrarossi può essere nascosto e difficile da rilevare.
L'idea che le comete contengano gli elementi costitutivi della vita e svolgano una sorta di ruolo nel diffonderle in tutto il Sistema Solare è vecchia. Nei suoi primi anni, la Terra fu bombardata da comete che portarono acqua - e probabilmente i mattoni - sulla Terra. Nel 2016 quell'idea è stata ribadita quando Rosetta ha scoperto sia la glicina che il fosforo nel coma della 67P.
Questa idea è conosciuta come "panspermia molecolare" e dice che i mattoni della vita sono stati forgiati nello spazio e sono stati incorporati nella nebulosa solare. Mentre i pianeti si condensavano da quella nebulosa, questi blocchi costituivano il passaggio. Furono inoltre distribuiti continuamente in tutto il Sistema Solare da comete e altri corpi.
"Trovare sali di ammonio sulla cometa è estremamente eccitante dal punto di vista dell'astrobiologia", ha aggiunto Altwegg. "Questa scoperta evidenzia quanto possiamo imparare da questi intriganti oggetti celesti."
Ci sono stati alcuni momenti drammatici dietro questa scoperta per Altwegg e gli altri scienziati. Hanno usato i dati del più vicino approccio di Rosetta alla cometa, quando era a soli 1,9 km (1,18 mi) sopra di esso, ben all'interno del coma polveroso e nebuloso stesso. Mettere la navicella spaziale in quella posizione era una manovra rischiosa, e al momento non potevano comunicare con Rosetta.
"A causa dell'ambiente polveroso della cometa e della rotazione della Terra, non siamo stati in grado di comunicare prontamente con Rosetta tramite le nostre antenne in quel momento e abbiamo dovuto aspettare fino al mattino successivo per ristabilire il nostro collegamento di comunicazione", ha detto Altwegg in un comunicato stampa.
“Nessuno di noi ha dormito bene quella notte! Ma sia Rosetta che ROSINA hanno finito per comportarsi alla perfezione, misurando in modo impeccabile gli spettri di massa più abbondanti e più diversi di sempre, e rivelando molti composti che non avevamo mai individuato su 67P prima. ”
Il secondo nuovo studio si intitola "Rilevazione a infrarossi di sostanze organiche alifatiche su un nucleo cometario". L'autore principale è Andrea Raponi dell'INAF, l'Istituto Nazionale di Astrofisica in Italia. È incentrato sui dati raccolti con lo strumento dello spettrometro per imaging termico visibile e infrarosso di Rosetta (VIRTIS).
In quel documento, i ricercatori presentano la scoperta di composti organici alifatici su 67P. Sono catene di idrogeno e carbonio e sono anche elementi costitutivi della vita. Questa è la prima volta che questi composti organici sono stati trovati sulla superficie del nucleo di una cometa.
"Da dove - e quando - questi composti alifatici sono estremamente importanti, poiché si ritiene che siano elementi costitutivi essenziali della vita così come la conosciamo", ha spiegato l'autore principale Raponi.
"L'origine di materiale come questo trovato nelle comete è cruciale per la nostra comprensione non solo del nostro Sistema Solare, ma dei sistemi planetari in tutto l'Universo", ha detto Raponi.
Panspermia molecolare confermata?
Questi blocchi alifatici non si erano formati sulla cometa stessa. Gli scienziati pensano di essersi formati nel mezzo interstellare o nel giovane Sole che ancora si forma.
"Scoperte stimolanti come queste ci aiutano a capire molto di più non solo le comete, ma anche la storia, le caratteristiche e l'evoluzione di tutto il nostro vicinato cosmico."
Matt Taylor, Rosetta Project Scientist dell'ESA
Gli autori del secondo articolo hanno anche trovato forti somiglianze compositive tra il 67P e altri oggetti del sistema solare esterno ricchi di carbonio.
"Abbiamo scoperto che il nucleo della cometa 67P ha una composizione simile al mezzo interstellare, indicando che la cometa contiene materiale presolare inalterato", afferma lo co-autore dello studio Fabrizio Capaccioni, anche lui dell'INAF e ricercatore principale di VIRTIS.
"Questa composizione è condivisa anche da asteroidi e alcuni meteoriti che abbiamo trovato sulla Terra, suggerendo che questi antichi corpi rocciosi hanno bloccato vari composti dalla nuvola primordiale che ha continuato a formare il Sistema Solare."
"Ciò può significare che almeno una frazione dei composti organici nel primo sistema solare proveniva direttamente dal più ampio mezzo interstellare - e quindi che anche altri sistemi planetari possono avere accesso a questi composti", aggiunge Raponi.
Anche se la missione di Rosetta si è conclusa più di tre anni fa, quando la navicella spaziale è stata mandata a schiantarsi contro la cometa, gli scienziati stanno ancora analizzando i dati e dando loro un senso. Questo rispecchia altre missioni come la missione Cassini a Saturno. Quel veicolo spaziale è stato inviato alla sua fine oltre due anni fa e gli scienziati stanno ancora pubblicando nuovi documenti basati sui suoi dati.
"Sebbene le operazioni di Rosetta siano terminate oltre tre anni fa, ci offre ancora un'incredibile quantità di nuove scienze e rimane una missione davvero innovativa", aggiunge Matt Taylor, Rosetta Project Scientist dell'ESA.
"Questi studi hanno affrontato un paio di domande aperte nella scienza delle comete: perché le comete sono esaurite in azoto e da dove le comete hanno ottenuto il loro materiale. Scoperte stimolanti come queste ci aiutano a capire molto di più non solo le comete, ma anche la storia, le caratteristiche e l'evoluzione di tutto il nostro quartiere cosmico ", ha affermato Taylor.
A un certo punto, la NASA stava deliberando di inviare il proprio veicolo spaziale al 67P. Si chiamava CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return) e, come chiarisce il suo nome, avrebbe riportato un campione per lo studio. Sarebbe stato fantastico. Ma quella missione era uno dei due finalisti in un processo di selezione della missione. L'altra era la missione Dragonfly, che avrebbe mandato un rotore alla luna di Saturno, Titano. Nel giugno 2019, la missione Dragonfly è stata scelta su CAESAR.
Attualmente la NASA non ha in programma missioni nelle comete. Ma l'ESA sta pianificando la sua missione di intercettore di comete. Sarà la prima missione a visitare una cometa incontaminata che non ha mai visitato il Sistema Solare interno prima. Il bersaglio esatto non è stato ancora scelto.
Di Più:
- Comunicato Stampa: L'EDILIZIA DI BLOCCHI DI VITA SOTTOLINEATI SULLA COMETA DI ROSETTA SUGGERIMENTI ALLA COMPOSIZIONE DEL SUO NASCITO
- Research Paper: Evidenza di sali di ammonio nella cometa 67P come spiegazione per l'esaurimento dell'azoto nelle comete cometarie
- Research Paper: Rilevazione a infrarossi di sostanze organiche alifatiche su un nucleo cometario
