Rivelata la sorprendente complessità chimica della cometa Chury

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I dati della cometa Chury, raccolti al passaggio del punto più soleggiato della

I dati della cometa Chury, raccolti al passaggio del punto più soleggiato della sua orbita, mostrano una varietà di molecole inaspettate che sublimano dalle particelle di polvere espulse. In media, questo materiale organico complesso assomiglia a quello trovato nei meteoriti e nella pioggia anulare di Saturno, suggerendo un’origine solare comune. Università di Berna

Ricercatori guidati dall’Università di Berna sono riusciti a identificare per la prima volta una ricchezza inaspettata di molecole organiche complesse in una cometa. Questo risultato è stato raggiunto grazie all’analisi dei dati raccolti dalla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, o Chury, durante la missione Rosetta dell’ESA. Questa materia organica, che ha raggiunto la Terra primitiva attraverso l’impatto delle comete, potrebbe aver contribuito a dare il via alla vita basata sul carbonio come la conosciamo.

Le comete sono fossili della preistoria e delle profondità del nostro sistema solare e sono resti della formazione del sole, dei pianeti e delle lune. Un team guidato dalla chimica Nora Hänni dell’Istituto di Fisica dell’Università di Berna, Dipartimento di Ricerca Spaziale e Planetologia, è riuscito per la prima volta a identificare un’intera serie di molecole organiche complesse in una cometa. Lo riferiscono i ricercatori in uno studio pubblicato a fine giugno sulla celebre rivista Nature Communications.

Analisi più accurate grazie allo spettrometro di massa di Berna

A metà degli anni ’80, le principali agenzie spaziali inviarono una flotta di veicoli spaziali per sorvolare la Cometa di Halley. A bordo c’erano diversi spettrometri di massa che hanno studiato la composizione chimica sia del coma della cometa - la sottile atmosfera formata dalla sublimazione del ghiaccio della cometa vicino al Sole - sia delle particelle di polvere. Tuttavia, i dati raccolti da questi strumenti non avevano la risoluzione necessaria per consentire una chiara determinazione della composizione della cometa.

Più di 30 anni dopo, lo spettrometro di massa ad alta risoluzione ROSINA, uno strumento guidato dall’Università di Berna a bordo della sonda Rosetta dell’ESA, ha raccolto dati sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, nota anche come Chury, tra il 2014 e il 2016. Questi dati permettono ora ai ricercatori di fare luce per la prima volta sul complesso bilancio organico di Chury.

Il segreto era nascosto nella polvere

Quando Chury ha raggiunto il suo perielio, il punto più vicino al Sole, è diventato molto attivo. Il ghiaccio della cometa, sublimando, ha creato un "deflusso" che ha trascinato con sé particelle di polvere. Le particelle espulse sono state riscaldate dalla radiazione solare a temperature superiori a quelle tipicamente riscontrabili sulla superficie della cometa. Di conseguenza, le molecole più grandi e pesanti sono entrate nella fase gassosa e hanno potuto essere misurate dallo spettrometro di massa ad alta risoluzione ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer). L’astrofisica Prof. em. Dr. Kathrin Altwegg, ricercatrice principale dello strumento ROSINA e coautrice del nuovo studio, afferma: "A causa delle condizioni estremamente polverose, la navicella ha dovuto ritirarsi a una distanza di sicurezza di poco più di 200 km dalla superficie della cometa, in modo che gli strumenti potessero operare in condizioni stabili".’ Questo ha permesso di rilevare particelle composte da più di una manciata di atomi che in precedenza erano rimaste nascoste nella polvere della cometa.

Interpretare i complessi dati ROSINA è una sfida. Tuttavia, il team di ricerca bernese è riuscito a identificare una serie di molecole organiche complesse che non erano mai state rilevate in una cometa. Per esempio, abbiamo trovato il naftalene, responsabile dell’odore caratteristico della naftalina. Abbiamo trovato anche l’acido benzoico, un componente naturale dell’incenso. Abbiamo identificato la benzaldeide, ampiamente utilizzata per conferire agli alimenti l’aroma di mandorla, e molte altre molecole", spiega Nora Hänni, chimica del team ROSINA. Queste sostanze organiche complesse sembrano rendere l’odore di Chury ancora più vario di quanto si pensasse in precedenza, ma anche più gradevole, afferma Hänni (si veda il sito ).

Oltre alle molecole profumate, nella casa organica di Chury sono state identificate anche molte molecole con la cosiddetta funzionalità prebiotica (ad esempio la formammide). Tali composti sono importanti intermedi nella sintesi di biomolecole (ad esempio zuccheri o amminoacidi). Sembra quindi probabile che l’impatto delle comete, in quanto fornitori essenziali di materiale organico, abbia contribuito all’emergere della vita basata sul carbonio sulla Terra", spiega Hänni.

Sostanze organiche simili in Saturno e meteoriti

Oltre a identificare le singole molecole, i ricercatori hanno anche condotto una caratterizzazione dettagliata dell’intero insieme di molecole organiche complesse presenti nella cometa Chury per collocarla nel contesto più ampio del sistema solare. Parametri come la formula molecolare media di questo materiale organico o la geometria media di legame degli atomi di carbonio che contiene sono importanti per diversi campi scientifici, dall’astronomia alla ricerca sul sistema solare.

È emerso che il bilancio organico complesso di Chury è, in media, identico alla parte solubile della materia organica dei meteoriti", spiega Hänni, che aggiunge: "Il bilancio organico complesso di Chury è identico a quello dei meteoriti": ’Esistono anche forti somiglianze - a parte la quantità relativa di atomi di idrogeno - con il materiale organico che piove su Saturno dal suo anello più interno, come rilevato dallo spettrometro di massa INMS a bordo della sonda Cassini della NASA’, spiega Hänni.

Non solo troviamo somiglianze con i serbatoi organici del sistema solare, ma molte delle molecole organiche di Chury sono presenti anche nelle nubi molecolari, luoghi di nascita di nuove stelle", afferma Susanne Wampfler, astrofisica del Centro per lo spazio e l’abitabilità (CSH) dell’Università di Berna e coautrice della pubblicazione. I nostri risultati sono coerenti con lo scenario di una comune origine pre-solare dei vari serbatoi organici del sistema solare e confermano che le comete contengono effettivamente materiale proveniente da molto prima della formazione del nostro sistema solare", conclude Wampfler.


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