Meteoriti Esplosivi: Svelato il Mistero della Loro Diversa Storia d’Impatti

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel passato turbolento del nostro Sistema Solare, usando come guide dei messaggeri cosmici davvero speciali: i meteoriti. In particolare, ci concentreremo su una famiglia chiamata condriti. Questi sassi spaziali sono come capsule del tempo, che ci raccontano storie di collisioni avvenute miliardi di anni fa. Ma c’è un enigma che ci ha sempre incuriosito.

Un Mistero Roccioso: La Dicotomia dello Shock

Abbiamo notato da tempo una cosa strana: le condriti carbonacee (CC), ricche di carbonio e spesso acqua, sembrano aver subito impatti meno violenti rispetto alle loro cugine, le condriti ordinarie (NC), più “rocciose” e povere di carbonio. Guardando le statistiche, è palese: solo il 15% circa delle CC mostra segni di shock elevato (classificate S3 o superiore, che significa pressioni sopra i 15 GigaPascal – immaginate la pressione sotto una montagna!), mentre per le NC questa percentuale schizza oltre il 63%! Persino i campioni prelevati dall’asteroide carbonaceo Ryugu dalla missione Hayabusa2 sono risultati poco “ammaccati” (S1-S2). Questa differenza netta è quella che chiamiamo la dicotomia del metamorfismo da shock. Come mai questa disparità?

Vecchie Idee e Nuovi Dubbi

Una prima idea, abbastanza logica, era che i corpi progenitori delle CC, forse nati più lontano dal Sole rispetto a quelli delle NC (come suggerito da differenze isotopiche), abbiano semplicemente subito impatti a velocità inferiori. Dopotutto, più sei lontano dal Sole, più lentamente ti muovi, e più lenti sono gli scontri. Sembra filare, no? Beh, non del tutto. Modelli dinamici recenti e prove come il forte magnetismo residuo nelle particelle di Ryugu suggeriscono che anche i corpi progenitori delle CC siano migrati nella Fascia Principale degli Asteroidi (la zona “trafficata” tra Marte e Giove) molto presto nella storia del Sistema Solare. Questo significa che, per miliardi di anni, sia le NC che le CC avrebbero dovuto subire bombardamenti simili, con velocità d’impatto medie intorno ai 5 km/s. Quindi, la sola differenza di velocità non sembra bastare a spiegare la dicotomia.

Un’altra ipotesi riguardava l’acqua presente in alcune CC (come le CI e CM). Si pensava che l’impatto potesse far evaporare quest’acqua, “ammortizzando” il colpo o disperdendo l’energia. Ma anche questa spiegazione ha i suoi problemi: primo, anche le CC *anidre* (senza acqua, come le CO e CV) sono meno scioccate delle NC; secondo, studi più recenti hanno dimostrato che la quantità di vapore prodotta dall’impatto sui minerali idrati è molto inferiore a quanto si pensasse. Insomma, eravamo di fronte a un bel rompicapo.

La Nostra Ipotesi: Tutta Colpa (o Merito) degli Organici!

E se il problema non fossero le condizioni dell’impatto, ma la *risposta* del materiale stesso? Qui entra in gioco la nostra idea. Le condriti carbonacee, come dice il nome, sono piene di composti organici (molecole a base di carbonio). Le condriti ordinarie, invece, ne hanno pochissimi. Potrebbe essere questa la chiave? Abbiamo pensato che l’impatto potesse innescare una reazione chimica specifica in presenza di questi organici: un’ossidazione violenta e rapidissima.

Per verificare questa ipotesi, ci siamo messi al lavoro in laboratorio. Abbiamo creato dei “mattoni” artificiali che imitassero la matrice (la parte fine e porosa) delle condriti. Alcuni erano fatti solo di minerali simili a quelli delle NC (ossidi di ferro come la magnetite, o silicati come il quarzo), altri contenevano anche grafite, a simulare gli organici delle CC. La porosità era simile a quella reale, circa il 60%. Poi, abbiamo preso la mira con il nostro cannone a gas leggero, sparando piccoli proiettili (sfere di allumina da 2 mm) a velocità tra 3 e 7 km/s, proprio le velocità tipiche degli impatti nella Fascia Principale. Eravamo pronti a vedere cosa sarebbe successo.

Risultati Esplosivi: Gas e Calore Inaspettati

I risultati sono stati… beh, esplosivi! Usando uno spettrometro di massa per analizzare i gas prodotti subito dopo l’impatto, abbiamo visto una differenza enorme. Nei campioni *senza* carbonio, si produceva un po’ di gas (principalmente ossigeno dalla decomposizione dei minerali), ma solo a velocità più alte. Ma nei campioni *con* carbonio (i nostri analoghi delle CC), la produzione di gas schizzava alle stelle, fino a cento volte di più! I gas principali erano monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO2), frutto evidente dell’ossidazione del carbonio (la grafite) che reagiva con l’ossigeno dei minerali circostanti (magnetite o quarzo).

Ma non è tutto. Analizzando il rapporto tra CO e CO2 prodotto, che dipende fortemente dalla temperatura, abbiamo potuto stimare quanto si scaldassero le cose nel punto d’impatto. E qui la sorpresa: abbiamo misurato temperature che superavano i 2000 Kelvin (oltre 1700 °C) anche per impatti relativamente “lenti” (attorno ai 4 km/s)! Questo calore estremo e localizzato è la prova di quella che chiamiamo concentrazione locale di energia. Immaginate la matrice porosa: l’onda d’urto non si propaga uniformemente, ma collassa i pori in modo disomogeneo, creando delle “sacche” di calore intensissimo, dei veri e propri punti roventi. Questo spiega anche perché, nei nostri esperimenti (e probabilmente in natura), la decomposizione dei minerali inizia a velocità inferiori rispetto a quanto previsto dai modelli che assumono una distribuzione uniforme del calore.

Questo meccanismo getta una nuova luce sulla storia collisionale del Sistema Solare e su come interpretiamo le informazioni racchiuse nei meteoriti. Non è solo una questione di “dove” e “quanto forte” sono avvenuti gli impatti, ma anche di “cosa” è stato colpito e come ha reagito. La chimica, innescata dalla fisica violenta degli impatti, gioca un ruolo da protagonista nel plasmare le rocce che poi arrivano fino a noi. È affascinante pensare a come questi processi, avvenuti miliardi di anni fa su piccoli corpi lontani, possano essere svelati combinando esperimenti di laboratorio, analisi chimiche e modelli numerici. Il cosmo ha ancora tanti segreti, ma ogni tanto riusciamo a decifrarne uno!

Fonte: Springer