Acqua calda sulle comete

Le comete sono definite come “palle di neve sporca” e sono essenzialmente composte da ghiaccio d’acqua. Esse devono anche essere la fonte delle molecole di H2O osservate nello spazio interplanetario. Ma nessuno si aspettava che per ottenerle bisognava scaldare l’acqua ad altissime temperature! E senza nessun bollitore…

Nelle comete, così come nelle nubi interstellari, I precursori delle molecole d’acqua sono gli ioni caricati positivamente H30+ (chiamato Idronio o Ossonio). Questo ione può essere rilevato da Terra attraverso i telescopi. In presenza di elettroni, questo elemento si converte in H30 neutro e instabile. Quest’ultimo decade velocemente e ha diverse possibilità. Può formare sia H2O più H, oppure OH più H2, o ancora OH più due atomi di H. Queste reazioni sono state studiate in laboratorio ottenendo risultati inaspettati. Per una migliore riuscita dell’esperimento si sono usati ioni di idrogeno pesante, cioè di deuterio, dove il nucleo oltre che da un protone è formato anche da un neutrone.

Il primo risultato è stato che il 16.5% degli ioni presenti si sono trasformati in acqua (più un atomo di H, come detto prima). La notevole percentuale ottenuta ha indicato subito che questa era la strada migliore per ottenere molecole d’acqua dalle comete. Il 71% del totale si trasformava invece in OH e due atomi di H. Con grande sorpresa del gruppo di scienziati del Max-Planck-Institut für Kernphysik di Heidelberg (Germania), si è visto che le molecole d’acqua così ottenute vibravano con la massima energia sopportabile. Massima energia di vibrazione significa anche alta temperatura, dell’ordine di 60000 gradi Kelvin. Insomma, acqua estremamente calda!

I futuri astronauti potranno prendersi un bel tè alle cinque del pomeriggio?

Le tre diverse vie di decadimento della molecola di D3O

Le tre diverse vie di decadimento della molecola di D3O ( il simbolo D sta per deuterio, ma la stessa cosa si ottiene naturalmente con l’idrogeno senza neutrone, ossia H) descritte nel testo.. Breakup on three pathways. (Fonte: Max-Planck-Institut für Kernphysik)

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11 Commenti

  1. MMM…questa cosa delle comete mi ha sempre affascinato parecchio in quanto ormai pare assodata la teoria secondo la quale tutta l’acqua presente sulla terra derivi da un’infinità di impatti cometari che si sono verificati per milioni di anni…teoria che faccio proprio fatica ad accettare…ma che do per buona…mi fido! 😉

    Ma una cosa…questo H3O+ a me viene da vederlo come una molecola di acqua che ha assorbito un protone da qualche parte, sembra quasi che l’H3O+ derivi dall’acqua e non il contrario…dove sbaglio? E perchè si sarebbe formato solo sulle comete questo ione e non poteva formarsi direttamente sulla terra? ❓

    Grazie come sempre!

  2. caro lampo,
    io non sono un chimico…però mi sentirei di dire che sulla Terra è facile che capiti il contrario. Ossia si possa ottenere una piccola quantità di H3O partendo dall’acqua. Per avere il vicevrsa ci voleva ossigeno e idrogeno nelle fasi primordiali e forse ciò era poco probabile. L’idrogeno è stato strappato tutto dal vento solare e ne avevamo ben poco. per non parlare dell’ossigeno…
    Può darsi che sbagli. magari qualche chimico ci viene in aiuto…

    Per Stefano: se riesci potresti scrivere H3O con 3 piccolo in basso?

  3. Si si sulla terra avviene proprio il contrario…e la causa dell’acidità di quelle sostanze che noi chiamiamo “acide”, se non riscordo male, è proprio la presenza nella sostanza stessa di questo ione! Che viene fuori dall’equilibrio di alcune reazioni di cui non ho la più pallida idea…

    Boh, chissà sulle comete come ci sono finiti…o come si sono formati…

  4. Io che non ne so niente, cosi a naso, mi sembra di capire che è più facile che il vento solare abbia “ammucchiato” idrogeno e ossigeno verso il confine esterno del Sistema Solare, dove le comete “raccattano” girovagando…poi quando si avvicinano al Sole la magìa si avvera…che ne dite? 🙂
    Ok scusate se ho detto scemenze 🙁

  5. In linea di massima direi che paperottopeppe ha ragione. D’altra parte è molto comune nelle nubi molecolari che subiscono forti radiazioni dalle stelle vicine. Di sicuro molto più facile a crearsi che non sulla Terra (senz’acqua e senza idrogeno).

  6. Ciao paperottopeppe!!!

    In effetti potrebbe essere come dici tu…chi lo sa! Quanti misteri questa a stronomia…forse è anche per quello che è così affascinante! 😉

  7. Bah, l’idrogeno è l’elemento più abbondante dell’universo, e quindi non è difficile trovarlo in giro ionizzato o in forma di radicale libero, magari grazie alle radiazioni di una stella giovane o di una supernova vicina.
    Il problema è l’ossigeno, che è molto meno abbondante, e anche molto più reattivo. Una molecola di idronio nello spazio mi stupisce più per l’ossigeno libero che per il triplo legame H-O, che è facile a realizzarsi.
    Molecole di H3O+ sono comunissime nell’acqua terrestre, visto che l’acqua tende spontaneamente a dissociarsi e a ricombinarsi. In effetti, in chimica tutti gli equilibri sono dinamici (a doppio senso), e non c’è mai una reazione che avviene tra reagenti al 100%. Ioni H+ si trovano sempre nell’acqua, anche in quella neutra, e capita spesso che si leghino temporaneamente a una molecola di acqua per formare l’idronio. In questo caso, per mantenere la neutralità, a ogni molecola di idronio dovrà corrisponderne una di ossidrile (OH-).
    In ogni caso, se le molecole di acqua “spaziale” hanno una temperatura elevatissima, mi sembra ovvio che l’H radicale liberato sia al contrario molto freddo, magari allo zero assoluto. A meno che non sia l’elettrone a portare tutta l’energia che serve a riscaldare così l’acqua….
    Per finire: l’acqua si deve per forza accumulare lontano da una stella, altrimenti la forte radiazione ne spezzerebbe il legame, restituendo H e O liberi….
    Se mi sbaglio, mi corigerete!!! 🙂 ;-D

  8. Esco un attimo dal tema.
    Ho letto sul sito dell’INAF http://www.media.inaf.it/2010/10/26/due-per-due-uguale-uno/ della scoperta di due pianeti gioviani (6 e 1,5 masse gioviane) che orbiterebbero attorno ad un sistema doppio composto da una nana rossa e da una nana bianca.
    Ora, a parte l’eccezionalità della scoperta, la mia mente ha viaggiato facendo una riflessione che vorrei condividere con voi, aspettando i pareri di esperti e profani.
    Nel corso dei secoli abbiamo appreso di essere sempre più normali; nel senso che non siamo l’unico pianeta (anche se finora l’unico meravigliosamente dotato di vita), viviamo in un sistema planetario comune, attorno ad una stella comune alle altre, in una galassia uguale a tante altre.
    Le ultime scoperte ci raccontano di tanti super-Giove trovati (vuoi anche per la maggiore facilità dovuta alla loro grande massa) in orbita a tante stelle. Taglie da 1,2,5 giove al punto di rasentare il limite di nana bruna.
    La riflessione è questa: Forse una delle particolarità del nostro sistema è proprio quella di avere un Giove “piccolo”??
    Certamente ne sapremo di più aumentando la casistica di esopianeti scoperti e soprattutto quando qualche occhio elettronico “made in Gaia” riuscirà a vederli direttamente.

  9. caro Red,
    grazie per le molte delucidazioni. potrei solo aggiungere che l’ossigeno è piuttosto (relativamente) comune nel disco protoplanetario, essendo derivato dalla precdente esplosione di supernova. Oltretutto è associato ai composti organici che abbondano nelle zone esterne. Noi ne avevamo molto pco, ma le comete senz’altro di più…
    caro Stefano,
    tu dici bene. Chiaramente c’è un bias osservativo che favorisce i pianeti grandi e vicini alla stella centrale per ovvie ragioni. Ma, sicuramente, noi forse non siamo proprio un modello comunissimo. innanzitutto perchè siamo stella singola e perchè abbiamo grandi pianeti all’esterno. Forse, però, è proprio questa l’unica strada per avere la vita. Se avessimo avuto un Giove o anche di più troppo vicino sai che problemi “costruttivi” (vedi gli asteroidi…)

  10. Caro Enzo,
    grazie a te per avermi ricordato che l’ossigeno è comune nei dischi protoplanetari di seconda generazione come il nostro.
    In effetti, stavo pensando alle condizioni medie dell’universo, senza considerare che la media è quella di Trilussa!!! ❗

  11. Tutto quello che so delle comete l’ho imparato leggendo ” Nel cuore della cometa” che è un bel romanzone di fantascienza di 600 pagine scritto da Gregory Benford & David Brin. Non sono solo scrittori ma anche scienziati e il libro è abbastanza appassionante. Difficile trovarlo in libreria ma facilissimo scaricarlo dal web con emule.
    Saluti a tutti. 🙄