Gli scienziati hanno utilizzato le capacità avanzate del telescopio spaziale James Webb (JWST) per studiare oggetti trans-nettuniani (TNO), ossia corpi ghiacciati situati nelle regioni esterne del Sistema Solare. I dati spettroscopici raccolti hanno rivelato la presenza, in quantità variabili, di metanolo ghiacciato sulla superficie di questi oggetti. Queste osservazioni offrono nuovi strumenti per classificare i TNO in gruppi distinti e approfondire le reazioni chimiche che avvengono nello spazio, collegate all’evoluzione del Sistema Solare e, potenzialmente, all’origine della vita.
© ESA – Lo studio si inserisce nel programma DiSCo (Discovering the Surface Compositions of Trans-Neptunian Objects) ed è fondamentale per comprendere l’origine e l’evoluzione chimica del Sistema Solare.
La ricerca ha evidenziato l’esistenza di due categorie principali di TNO: la prima mostra una ridotta quantità di metanolo in superficie ma ne custodisce ampi depositi sotto la crosta; la seconda, situata più lontano dal Sole, presenta tracce complessive più deboli di metanolo. Una delle ipotesi suggerisce che la radiazione cosmica, agendo per miliardi di anni, abbia influenzato in modo differente la composizione dei due gruppi, sollevando anche interrogativi sulla scarsa presenza di metanolo osservata nel secondo gruppo.
Dal punto di vista scientifico, gli oggetti trans-nettuniani (TNO) sono considerati veri e propri “fossili” cosmici, poiché rappresentano residui poco modificati del disco protoplanetario da cui si sono formati il Sole e i pianeti. La loro analisi permette di ottenere preziosi indizi sulla composizione chimica del Sistema Solare primordiale e sull’evoluzione dei corpi celesti che lo compongono.
I TNO come archivio del passato solare
I TNO sono considerati dei veri e propri fossili spaziali. Conservano intatte le caratteristiche del disco protoplanetario, ovvero la nube di gas e polveri da cui nacque il Sole e il Sistema Solare. Per questo motivo sono strumenti fondamentali per esplorare il passato remoto del nostro sistema planetario. La professoressa Noemí Pinilla-Alonso, coautrice dello studio, sottolinea come la scoperta del metanolo possa offrire spunti anche per comprendere l’atmosfera di pianeti extrasolari, dove metanolo e metano giocano un ruolo determinante nella composizione atmosferica e nella valutazione dell’abitabilità.
Utilizzando il telescopio spaziale James Webb (JWST), sono state individuate tracce di metanolo (CH₃OH) sulla superficie di diversi TNO. Il metanolo, pur essendo una molecola organica semplice, riveste un ruolo significativo perché può fungere da precursore per composti più complessi, come gli zuccheri e altri elementi fondamentali per la vita.
La ricerca, come già accennato, ha permesso di distinguere due gruppi principali di TNO:
- Un gruppo con deboli tracce superficiali di metanolo ma possibili riserve sotterranee.
- Un secondo gruppo, situato a distanze maggiori dal Sole, con una presenza complessiva più ridotta di questa molecola.
È emerso che la distribuzione del metanolo è condizionata da lunghi periodi di esposizione alle radiazioni cosmiche, che ne degradano la presenza in superficie mentre le quantità presenti in profondità rimangono protette grazie agli strati di ghiaccio o polvere. Questo processo, noto in astrochimica come trasformazione radiolitica, contribuisce alla formazione di nuove molecole complesse.
Il metanolo, grazie alle sue trasformazioni dovute alla radiazione, agisce come una “capsula del tempo” molecolare, utile per ricostruire l’evoluzione chimica dei corpi ghiacciati e individuare potenziali ingredienti primordiali della vita.
Lo studio di questa molecola nei TNO ha inoltre importanti implicazioni per l’esobiologia, poiché consente di comprendere meglio le atmosfere degli esopianeti: metanolo e metano, infatti, possono indicare condizioni favorevoli allo sviluppo della vita e supportare la creazione di modelli di abitabilità nello spazio extrasolare.
Particolare attenzione è stata rivolta al gruppo di TNO denominato “cold-classical”, oggetti che si ritiene non abbiano mai lasciato il luogo originario della loro formazione. Questi corpi sono fondamentali per la comprensione delle condizioni iniziali del Sistema Solare esterno.
Il metanolo: un testimone chimico
Il metanolo, una semplice molecola alcolica, è già stato osservato su comete e su altri TNO, facendo ipotizzare che possa essere un elemento primitivo ereditato dalle fasi iniziali del Sistema Solare o persino da spazi interstellari. Quando esposto alla radiazione, questo composto si trasforma, generando nuove molecole e fungendo così da “capsula del tempo” chimica, capace di raccontare l’evoluzione di questi mondi ghiacciati. Secondo Pinilla-Alonso, il metanolo potrebbe addirittura costituire un precursore per molecole organiche complesse, come gli zuccheri.
La ricerca si è avvalsa anche di dati sperimentali provenienti da laboratori. La professoressa Ana Carolina de Souza-Feliciano, dell’istituto FSI della UCF, ha riprodotto in laboratorio le caratteristiche spettrali osservate, confrontandole con i dati del telescopio. Questo ha permesso di modellare con maggiore precisione il comportamento del metanolo. Un elemento sorprendente è emerso dal confronto delle firme spettroscopiche: le caratteristiche del metanolo variano notevolmente a seconda della lunghezza d’onda osservata.
Il gruppo “cliff” e i TNO più antichi
Lo studio si concentra in particolare su un sottogruppo di TNO, soprannominato “cliff group”, caratterizzato da un comportamento anomalo della riflettanza oltre i 3,3 micron. Questo gruppo contiene i cosiddetti TNO “cold-classical”, che secondo gli studiosi sarebbero rimasti nella loro posizione originaria fin dalla formazione del Sistema Solare. Questo aspetto li rende strumenti particolarmente preziosi per ricostruire le fasi primordiali dell’evoluzione solare.
L’analisi dettagliata dei TNO, resa possibile grazie al telescopio James Webb, offre un’occasione senza precedenti per comprendere meglio la storia del nostro Sistema Solare e le condizioni chimiche che hanno favorito l’evoluzione della vita. Lo studio, pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters, rappresenta un passo importante per la planetologia e l’astrochimica, mostrando come anche le molecole più semplici possano custodire risposte fondamentali alle grandi domande dell’astronomia.
