Quali sono le origini degli oceani terrestri? Un team di ricercatori della Arizona State University ha cercato di rispondere a questa domanda in uno studio pubblicato sulla rivista Journal of Geophysical Research. Sappiamo già da tempo, che l’acqua potrebbe essere giunta sulla Terra attraverso le comete, oggetti in grado di trasportare nello spazio grandi quantità di ghiaccio e acqua. Anche gli asteroidi ne contengono solitamente una percentuale, anche se inferiore a quella delle comete. Nel corso della ricerca gli scienziati hanno preso in considerazione un’altra teoria sull’origine di H2O sul nostro pianeta, a lungo trascurata dalla comunità scientifica, che fa riferimento alla composizione chimica dell’acqua (idrogeno più ossigeno). Dato che l’ossigeno è abbondante, allora qualsiasi fonte di idrogeno avrebbe potuto contribuire alla comparsa dell’acqua sulla Terra.
Un punto a favore di questa tesi, risiede nel fatto che l’idrogeno era l’ingrediente principale della nebulosa solare, ovvero i gas e le polveri dai quali sono emersi i pianeti. L’abbondante riserva di idrogeno si sarebbe così combinata con il materiale roccioso della Terra agli albori della sua esistenza e avrebbe contribuito a dare vita agli oceani. Secondo il parere degli autori del paper, la nebulosa solare sarebbe una fonte sottovalutata che non ha mai ricevuto la giusta attenzione dalla comunità scientifica, anche se in realtà essa rappresenta il serbatoio principale di idrogeno nel sistema solare primitivo. Per distinguere tra le fonti d’acqua provenienti dalle comete e quelle dalla nebulosa solare gli scienziati si sono rivolti alla chimica degli isotopi, misurando il rapporto tra i due tipi di idrogeno. Quasi tutti gli atomi di idrogeno hanno un nucleo composto da un singolo protone. Un atomo di idrogeno (H) su 7000 invece, è dotato di un protone e di un neutrone: questo isotopo è chiamato idrogeno pesante o deuterio (D).
Il rapporto tra il numero di atomi di D e gli atomi di H ordinario è chiamato rapporto D/H, e fornisce il luogo di provenienza dell’idrogeno. Ad esempio, l’acqua asteroidale ha un D/H di circa 140 parti per milione (ppm), mentre l’acqua cometaria varia da 150 ppm a 300 ppm. La Terra, si legge nello studio, ha un oceano di acqua globale sulla sua superficie e altri due disciolti nelle rocce presenti nel mantello. In tutte e tre i casi, l’acqua ha un rapporto D/H di circa 150 ppm e la sua origine è probabilmente asteroidale.
Le comete quindi, avendo un rapporto D/H più elevato di quello degli asteroidi, non sembrano essere una buona fonte di origine per l’acqua terrestre. Gli scienziati ritengono però che ci sia bisogno di considerare altri fattori e processi che hanno cambiato il rapporto D/H dell’idrogeno terrestre: tra questi non è possibile ignorare il ruolo ricoperto dalla nebulosa solare e del gas disciolto al suo interno. Agli albori del Sistema Solare, i pianeti neonati avevano appena iniziato la fase di formazione e stavano crescendo attraverso la fusione di blocchi primitivi chiamati embrioni planetari. Questi oggetti dalle dimensioni variabili, sono cresciuti molto rapidamente scontrandosi tra di loro e accumulando materiale ed elementi dalla nebulosa solare. Nel dettaglio, oltre all’idrogeno, gli embrioni planetari hanno catturato dalla nebulosa anche carbonio, azoto e altri gas nobili, composti che avrebbero potuto lasciare tracce nelle rocce situate in profondità nel mantello terrestre.
«Abbiamo calcolato quanto idrogeno disciolto nel mantello di questi protopianeti sarebbe potuto finire nel nucleo – afferma Steven Desch, uno degli autori del paper – poi abbiamo confrontato questo dato con le misurazioni del rapporto D/H in campioni provenienti dal mantello terrestre. Questo ha permesso al team di stabilire quanto idrogeno si trova nel nucleo e nel mantello della Terra». Le conclusioni dello studio evidenziano che la Terra si è formata con un rapporto di idrogeno elevato che proveniva in gran parte dagli asteroidi mentre solo alcuni piccole quantità di quest’ultimo provenivano invece dai gas della nebulosa solare.
Il nostro pianeta cela gran parte dell’idrogeno al suo interno, nel mantello e nel nucleo, oltre a quello presente nelle acque in superficie. La recente scoperta, è in sintonia con le attuali teorie sulla formazione dei pianeti e del Sole. Non solo, potrebbe essere applicata anche ai mondi extrasolari dato che molti di essi sembrano essere corpi rocciosi, non molto diversi dalla Terra. Alcuni esopianeti, potrebbero essersi formati lontano da asteroidi ricchi d’acqua e di altri elementi costitutivi ma avrebbero potuto ottenerli dalle nebulose che avvolgevano le loro stesse stelle, proprio come è avvenuto per la Terra.
