Da Orsina Fiorentini In una nuova indagine di laboratorio sulle atmosfere iniziali di pianeti rocciosi simili alla Terra, i ricercatori dell’Università della California, a Santa Cruz, hanno riscaldato campioni di un meteorite originale in un forno ad alta temperatura e analizzato i gas emessi.
I loro risultati sono stati pubblicati il 15 aprile in Astronomia naturale, Indica che le atmosfere iniziali dei pianeti terrestri possono differire in modo significativo da molte ipotesi popolari utilizzate nei modelli teorici di atmosfere planetarie.
“Queste informazioni saranno importanti quando inizieremo a essere in grado di monitorare le atmosfere degli esopianeti con nuovi telescopi e apparecchiature avanzate”, ha detto la prima autrice Maggie Thompson, una studentessa laureata in astronomia e astrofisica presso l’Università della California, a Santa Cruz.
Si pensa che l’atmosfera primitiva dei pianeti rocciosi sia costituita principalmente da gas emessi dalla superficie del pianeta a causa del calore intenso durante l’accumulo degli elementi costitutivi dei pianeti e della successiva attività vulcanica all’inizio dell’evoluzione del pianeta.
“Quando gli elementi costitutivi di un pianeta si uniscono, la materia si riscalda e produce gas, e se il pianeta è abbastanza grande, i gas saranno preservati come un’atmosfera”, ha spiegato la coautrice Miriam Telus, assistente professore di Terra e Planetario. Scienze. Presso l’Università della California a Santa Cruz. “In laboratorio stiamo cercando di simulare questo processo molto precoce quando l’atmosfera di un pianeta si sta formando in modo da poter porre alcuni vincoli sperimentali a quella storia”.
I ricercatori hanno analizzato tre meteoriti di un tipo noto come condrite di carbonio di tipo CM, che hanno una composizione rappresentativa della materia da cui si sono formati il sole e i pianeti.
“Questi meteoriti vengono lasciati sui materiali dagli elementi costitutivi che compongono i pianeti nel nostro sistema solare”, ha detto Thompson. “Le condriti differiscono da altri tipi di meteoriti in quanto non si sono riscaldate abbastanza da sciogliersi, quindi hanno mantenuto alcuni dei componenti più primitivi che potrebbero raccontarci la formazione del sistema solare nel periodo in cui si è formato il pianeta”.
Lavorando con scienziati dei materiali del Dipartimento di Fisica, i ricercatori hanno creato una fornace collegata a uno spettrometro di massa e un sistema del vuoto. Quando i campioni di meteorite sono stati riscaldati a 1200 ° C, il sistema ha analizzato i gas volatili dai minerali nel campione. Il vapore acqueo era il gas predominante, con grandi quantità di monossido di carbonio e anidride carbonica e anche piccole quantità di idrogeno e idrogeno solforato.
Secondo Telus, i modelli atmosferici dei pianeti spesso assumono un’abbondanza di energia solare, cioè una formazione simile al Sole e quindi dominata da idrogeno ed elio.
“Sulla base del rilascio di gas da parte dei meteoriti, ci si può aspettare che il vapore acqueo sia il gas predominante, seguito da monossido di carbonio e anidride carbonica”, ha detto. “Usare un’abbondante energia solare è una buona cosa per i grandi pianeti delle dimensioni di Giove che ottengono la loro atmosfera dalla nebulosa solare, ma si pensa che i pianeti più piccoli ottengano la loro atmosfera più di quanto rilasciano gas”.
I ricercatori hanno confrontato i loro risultati con le previsioni dei modelli di equilibrio chimico basati sulla formazione di meteoriti. “Qualitativamente, stiamo ottenendo risultati molto simili a quelli che prevedono i modelli di equilibrio chimico, ma ci sono anche alcune differenze”, ha detto Thompson. “Hai bisogno di esperimenti per vedere cosa succede effettivamente nella pratica. Vogliamo fare questo per una varietà di meteoriti per fornire migliori vincoli ai modelli teorici di atmosfere di esopianeti”.
Altri ricercatori hanno condotto esperimenti di riscaldamento con meteoriti, ma questi studi erano per altri scopi e utilizzavano metodi diversi. “Molte persone sono interessate a ciò che accade quando i meteoriti entrano nell’atmosfera terrestre, quindi questi tipi di studi non sono stati fatti con questo quadro in mente per comprendere il rilascio di gas”, ha detto Thompson.
I tre meteoriti analizzati per questo studio sono la condrite di Murchison, caduta in Australia nel 1969; Gabala Winslawan, raccolta nel Sahara occidentale nel 2013; E Aguas Zarcas, caduto in Costa Rica nel 2019.
“L’uso di meteoriti del nostro sistema solare può sembrare casuale per comprendere gli esopianeti attorno ad altre stelle, ma studi condotti su altre stelle hanno scoperto che questo tipo di materiale è in realtà molto comune attorno ad altre stelle”, ha detto Telus.