Argon-40 e i segreti dei giganti di ghiaccio

Un nuovo studio condotto dal Southwest Research Institute ha esaminato il potenziale dell’argon-40 come indicatore della componente rocciosa presente all’interno di Urano e Nettuno. L’isotopo, presente nelle loro atmosfere, potrebbe fornire informazioni su come si sono formati i due giganti di ghiaccio. La ricerca, pubblicata sulla rivista The Planetary Science Journal, ha rivelato che l’abbondanza di argon-40 dipende da due fonti: una di origine primordiale e una radiogenica. Questi dati potrebbero aiutare a comprendere meglio la composizione interna dei pianeti.

Le origini dell’argon-40

L’argon-40 presente nelle atmosfere di Urano e Nettuno ha due origini principali. Una parte è stata ereditata dalla nebulosa protosolare, la nube di gas e polveri che ha dato origine al Sistema solare circa 4,6 miliardi di anni fa. L’altra parte deriva dal decadimento radioattivo del potassio-40, un elemento presente nei materiali rocciosi. I ricercatori hanno scoperto che, nella pratica, l’abbondanza di argon-40 non rappresenta necessariamente un indicatore diretto della componente rocciosa dei pianeti. La composizione interna dei giganti di ghiaccio rimane un mistero, nonostante la loro classificazione. Gli astronomi li considerano “giganti di ghiaccio”, ma nonostante questa denominazione, sappiamo poco sulle proporzioni tra materiali ghiacciati e rocciosi che li costituiscono. L’accumulo di particelle contenenti argon in prossimità di una linea di neve dell’argon potrebbe aver influenzato la composizione chimica dei materiali che hanno dato origine a Urano e Nettuno.

Le implicazioni delle simulazioni

Le simulazioni hanno rivelato che i materiali destinati a formare pianeti particolarmente ricchi di argon potrebbero essersi originati in prossimità di una linea di neve dell’argon. Questo confine, situato nelle regioni esterne della nebulosa protosolare, ha favorito il passaggio di stato dell’elemento da gas a ghiaccio. L’accumulo di particelle contenenti argon in prossimità di questo limite potrebbe aver influenzato la composizione chimica dei materiali che hanno dato origine a Urano e Nettuno. Le misurazioni dell’argon-40 potrebbero aiutare a rispondere a domande fondamentali sulla formazione dei pianeti. «Comprendere la composizione dei materiali da cui si sono formati Urano e Nettuno è fondamentale per ricostruirne la storia evolutiva», aggiunge Robin Canup, scienziata dello SwRI e coautrice dello studio. «I nostri risultati dimostrano come i cambiamenti evolutivi nel Sistema solare primordiale possano lasciare tracce chimiche capaci di persistere nelle atmosfere planetarie per miliardi di anni».

Secondo gli autori, questi risultati potrebbero orientare le future ricerche sulle atmosfere di Urano e Nettuno. Missioni con sonde dedicate, come la Uranus Orbiter and Probe (Uop), potrebbero effettuare misure dirette dei gas nobili e dei rapporti isotopici, parametri che non è possibile determinare in modo affidabile attraverso le sole osservazioni a distanza. Le misure delle abbondanze dell’azoto, del carbonio e di altri elementi potrebbero contribuire a verificare le diverse teorie sulla formazione dei giganti di ghiaccio.

«Le misurazioni dell’abbondanza di argon-40 potrebbero aiutarci a rispondere a due domande fondamentali che da tempo sfuggono agli scienziati», conclude Mousis. «Qual è la composizione di Urano e Nettuno, e dove si è formata la materia di cui sono fatti, prima che fosse incorporata al loro interno? Le future sonde atmosferiche, equipaggiate con spettrometri di massa sufficientemente sensibili, potrebbero trovare una risposta a entrambe queste domande».