domenica 10 luglio 2011

Indizi Sulla Nebulosa Protoplanetaria Solare


L'azoto solare è molto diverso da quello presente sulle meteoriti o sulla Terra. Un team franco-americano guidato dal Centre de Recherches et Pétrographiques Géochimiques (CRPG-CNRS) di Nancy è giunto a questa conclusione dopo aver analizzato i campioni di vento solare raccolti dalla missione spaziale Genesis lanciata dalla NASA nel 2001.

Il team è riuscito a determinare la composizione isotopica del Sole, il suo "DNA", che riflette la composizione della nube di gas e polveri che ha dato origine al Sistema Solare.
Questo lavoro, che ha beneficiato in particolare del sostegno del CNRS, CNES e la Lorena, potrebbe contribuire a chiarire i fenomeni all'origine del Sistema Solare. I risultati sono stati pubblicati il ​​24 giugno 2011 sulla rivista Science.

Da dove viene la materia nel nostro Sistema Solare? Come si è formata?
Per rispondere a queste domande, gli scienziati hanno concentrato i loro studi sul Sole. Infatti oltre il 99% della materia attualmente presente nel Sistema Solare è concentrata all'interno del Sole. Ancora più importante, il Sole ha conservato la composizione iniziale della nebulosa protosolare, la nube di gas e polveri che ha dato origine al Sistema Solare. Questo non è il caso della maggior parte degli altri corpi del Sistema Solare, come la Terra, Marte o le meteoriti, che, a causa dell'alta temperatura hanno perso i loro elementi primitivi volatili. Di conseguenza, la loro composizione attuale non rispecchia la composizione della nebulosa protosolare.

La composizione chimica del Sole è nota dall'analisi della luce che essa emette. Tuttavia, è impossibile determinare a distanza la sua abbondanza isotopica. Infatti, ci possono essere diversi isotopi (14N e 15N per azoto, 16O, 17O e 18O per ossigeno, ecc) per un singolo elemento: mentre hanno lo stesso numero di elettroni e protoni, si differenziano in base al numero di neutroni. Determinare le composizioni isotopiche di azoto e l'ossigeno del Sole è stato uno dei principali obiettivi della missione Genesis. Il motivo? I rapporti isotopici di questi elementi (15N/14N per l'azoto (1), 17O/16O e 18O/16O per l'ossigeno (2)) sono molto dissimili tra i diversi oggetti del Sistema Solare, cioè la Terra, la Luna, Marte, le meteoriti, le comete e i pianeti giganti. Per spiegare queste variazioni, era essenziale determinare la composizione isotopica della nebulosa protosolare, in altre parole, la composizione del Sole.

Durante la missione Genesis, che ha avuto luogo dal dicembre 2001 ad aprile 2004, gli obiettivi sono stati irradiati dal vento solare per 27 mesi. Il team di Bernard Marty al CNRS Centre de Recherches et Pétrographiques Géochimiques (CRPG) è stato poi selezionato dalla NASA per determinare l'abbondanza di isotopi di azoto nei campioni raccolti. Tutte le loro analisi (3) puntano allo stesso risultato: l'azoto solare è diverso dall'azoto presente sulla Terra. Il Sole ha un isotopo con il 60% in meno di 15N della Terra. In altre parole, la Terra e le meteoriti hanno 15N del 60% in più, mentre le comete hanno 15N del 300% in più. In contemporanea, un team americano ha rivelato che l'ossigeno solare è anche carente di isotopi rari (17O e 18O) rispetto al ossigeno sulla Terra. Il loro studio è stato pubblicato sulla rivista Science due settimane fa. Inoltre, il rapporto 15N/14N del Sole è simile a quella di Giove, come analizzato dieci anni fa da una sonda spaziale americana. Questa somiglianza dimostra che i pianeti giganti, tra cui Giove, hanno catturato parte del gas presente nella nebulosa primitiva all'interno delle loro atmosfere.

Tutti i corpi del Sistema Solare (con l'eccezione di pianeti gassosi, come Giove) contengono una quantità "anomala" più alta di azoto e di isotopi rari di ossigeno rispetto al Sole. Tali disparità non sono osservate nel caso di elementi non-volatili. Capire cosa caratterizza l'origine di questi arricchimenti potrebbe fornire una migliore comprensione dei fenomeni che hanno innescato l'emergenza del nostro Sistema Solare. Una ipotesi attualmente posta in essere è che queste variazioni potrebbero derivare da un irraggiamento intenso di gas residuo della nebulosa dal Sole giovane, che all'epoca aveva molta più energia rispetto ad oggi. Reazioni fotochimiche possono aver arricchito i composti derivanti da queste reazioni con isotopi rari

Questi composti sarebbero poi stati incorporati nei meteoriti e nei pianeti terrestri. Un'ipotesi che deve ancora essere verificata ...

Note:
1 - 14N è l'isotopo dell'azoto più abbondante sulla Terra.
2 - 16O è l'isotopo dell'ossigeno più abbondante sulla Terra.
3 - Le prime analisi sono state condotte su campioni che sono stati notevolmente inquinati prima del volo con l'azoto 15N. Essi hanno dato luogo a risultati con una incertezza di + / -20%. La NASA quindi ha fornito dei frammenti molto meno inquinati contenenti più particelle solari. La composizione isotopica dell'azoto è stata quindi determinata utilizzando la nuova sonda ionica installata su CRPG alla fine del 2009 (l'incertezza del + / - 0,7%).


Traduzione a cura di Arthur McPaul



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