La prima osservazione diretta dell'acqua sulla superficie di un asteroide è stata effettuata utilizzando un telescopio aereo nel vicino infrarosso. L'acqua è stata rilevata su due asteroidi pietrosi di tipo S, che si pensa siano nati asciutti. La scoperta potrebbe fornire informazioni sulla complessa e movimentata storia dei corpi minori del sistema solare e, in particolare, su come le loro orbite potrebbero essersi evolute nel tempo.

"Ci sono alcune teorie là fuori che descrivono un evento che avrebbe rimescolato la fascia degli asteroidi", spiega Anicia Arredondo del Southwest Research Institute di San Antonio, Texas. Arredondo ha guidato la squadra che ha ritrovato l'acqua e lei racconta Mondo della fisica, “Durante quel periodo, l’acqua potrebbe essere stata trasferita su [asteroidi di tipo S]”.

Minerali idrati tra cui carbonati, idrossidi, fillosilicati e solfati sono stati precedentemente rilevati sulla superficie di centinaia di asteroidi. Queste rilevazioni sono state tutte effettuate studiando la luce nel vicino infrarosso con lunghezze d'onda intorno ai 3 micron. Tale luce è associata al legame ossigeno-idrogeno presente nelle molecole d’acqua e al più semplice gruppo idrossile (OH). Di conseguenza, sugli asteroidi non era stato possibile distinguere tra acqua e idrossile.

Jumbo jet

Per distinguere tra acqua e idrossile, il team di Arredondo si è rivolto a una missione congiunta NASA-Agenzia aerospaziale tedesca chiamata Osservatorio stratosferico per l'astronomia a infrarossi (SOFIA). Trasportato da un Boeing 747SP che ha volato fino a 13 km, SOFIA era un telescopio a infrarossi di 2.7 m di diametro che scruta attraverso un portello sul lato dell'aereo.

Nel 2021, gli astronomi guidati da Casey Honnieball del Goddard Space Flight Center della NASA ha utilizzato SOFIA per confermare l'esistenza delle molecole d'acqua sulla faccia soleggiata della Luna. Lo ha fatto rilevando un segnale nel medio infrarosso a 6.1 micron, prodotto solo dal legame chimico delle molecole d’acqua.

SOFIA ha effettuato il suo ultimo volo nel 2022, ma non prima che il gruppo di Arredondo avesse collaborato con Honniball per effettuare osservazioni simili di quattro asteroidi di tipo S che in precedenza avevano scoperto avere l'ambigua firma di 3 micron.

Quella di SOFIA PREVISIONE Lo strumento è riuscito a confermare la presenza di molecole d'acqua sulla superficie di due asteroidi: 7 Iris e 20 Massalia. Gli altri due asteroidi, 11 Partenope e 18 Melpomene, si sono rivelati troppo deboli perché SOFIA potesse determinare se contengono acqua o meno.

Piccole quantità

Nelle sue osservazioni della Luna, SOFIA ha scoperto che ogni metro cubo di regolite (materiale superficiale) conteneva circa un terzo di litro d'acqua. I segnali provenienti da Iris e Massalia suggeriscono similmente piccole quantità di acqua sulla superficie di quegli asteroidi.

Quale forma assuma quest'acqua è attualmente sconosciuta. Una possibilità è che sia stato adsorbito sui silicati della regolite, formando una pellicola sottile. Oppure l’acqua potrebbe essere legata chimicamente ai minerali della regolite.

Entrambi questi scenari implicherebbero che Iris e Massalia siano stati creati con quest'acqua presente. Tuttavia, gli astronomi ritengono che gli asteroidi di tipo S si siano formati vicino al Sole, dove le alte temperature avrebbero allontanato l’acqua.

Una terza possibilità è che l'acqua sia stata portata sugli asteroidi inizialmente asciutti da collisioni con oggetti contenenti acqua. In questo scenario, l’acqua rimarrebbe intrappolata all’interno di microscopiche perle di vetro che si sono formate durante le collisioni.

Pianeti erranti

Gli impatti potrebbero essersi verificati in momenti in cui si ritiene che alcuni asteroidi e pianeti abbiano spostato le loro orbite. Diversi modelli – tra cui Nice, Grand Tack e Jumping Jupiter – presuppongono tutti che all’inizio della storia del sistema solare le orbite di molti pianeti cambiarono.

"Tutti questi modelli descrivono il movimento dei pianeti giganti, che avrebbe causato perturbazioni gravitazionali sugli asteroidi e li avrebbe rimescolati", spiega Arredondo. "Giove avrebbe avuto l'effetto maggiore perché è il più grande."

Il modello Grand Tack suggerisce che Giove si sia spostato verso il Sole, il che avrebbe allontanato dal Sole gli asteroidi di tipo S. Il modello poi dice che Giove migrò lontano dal Sole, dove incontrò gli asteroidi carboniosi di tipo C. Questi si sono formati più lontano dal Sole rispetto al tipo S e quindi si prevede che contengano acqua.

Giove avrebbe disperso i tipi C verso l'interno, unendosi ai tipi S per formare la cintura degli asteroidi. Oggi i tipi S popolano le regioni interne della fascia degli asteroidi e i tipi C la parte esterna. Mentre si mescolavano, ci sarebbero state delle collisioni, con i piccoli tipi C che piovevano sui tipi S più grandi. Ciò fornisce una spiegazione di come l’acqua abbia raggiunto gli asteroidi di tipo S.

La ricerca continua con JWST

Sebbene gli scienziati ritengano che gli asteroidi di tipo C dovrebbero contenere acqua, ciò deve ancora essere confermato. Questo non può essere risolto da SOFIA, che è stata ritirata. Quindi, il team di Arredondo si è rivolto al James Webb Space Telescope (JWST) per cercare la stessa firma di 6.1 micron sugli asteroidi di tipo C.

"Finora abbiamo osservato due asteroidi della fascia principale [con il JWST] e abbiamo presentato una proposta per osservarne ancora di più", dice Arredondo Mondo della fisica. Questi asteroidi di tipo C sono 142 Polana e 225 Henrietta.

“Non abbiamo ancora completato l'analisi per vedere se contengono o meno acqua”, spiega Arredondo, “ma in base alle specifiche dello strumento, il JWST dovrebbe essere sufficientemente sensibile da rilevare la caratteristica che stiamo cercando”.

Il team spera inoltre che la scoperta della posizione dell'acqua nella fascia degli asteroidi possa aiutare a far luce sull'origine dell'acqua sulla Terra. Si ritiene che ciò sia avvenuto tramite impatti, ma non è chiaro se le collisioni siano avvenute con comete, asteroidi di tipo C o addirittura di tipo S.

La ricerca è descritta in Il giornale di scienze planetarie.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/water-observed-on-asteroids-for-the-first-time/