Argon-40 e i segreti dei giganti di ghiaccio

Un nuovo studio condotto dal Southwest Research Institute ha analizzato 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 pianeti, ma i risultati mostrano che la sua utilità dipende da due fonti distinte: quella primordiale e quella radiogenica. L’argon-40, uno dei gas nobili più abbondanti, è stato proposto come tracciante per comprendere se i pianeti siano dominati da ghiaccio o roccia. Tuttavia, le simulazioni hanno rivelato che la sua abbondanza non è sempre un indicatore diretto della composizione interna.

Argon-40 e la sua origine

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. 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 è sempre un indicatore affidabile della quantità di roccia presente nei pianeti. Questo perché l’origine primordiale dell’isotopo è molto più abbondante di quanto si pensasse. La composizione interna dei giganti di ghiaccio rimane un mistero, ma l’argon-40 potrebbe offrire nuove indicazioni. I ricercatori hanno dimostrato che l’abbondanza atmosferica dell’isotopo non è sempre in grado di rivelare con certezza la quantità di materiale roccioso presente nei pianeti. Questo perché la componente primordiale dell’argon-40, ereditata dalla nebulosa protosolare, è talmente abbondante da sovrastare qualsiasi contributo prodotto dal decadimento radioattivo all’interno dei pianeti.

Le simulazioni e le implicazioni

Le simulazioni hanno mostrato che i materiali che hanno formato Urano e Nettuno potrebbero aver origine in prossimità di una linea di neve dell’argon, un confine nella nebulosa protosolare dove le basse temperature favoriscono il passaggio di stato dell’elemento da gas a ghiaccio. L’accumulo di particelle contenenti argon in questa zona potrebbe aver influenzato la composizione chimica dei materiali che hanno dato origine ai due pianeti. Questi risultati potrebbero orientare le future ricerche sulle atmosfere di Urano e Nettuno, come la missione Uranus Orbiter and Probe (Uop), che potrebbe effettuare misure dirette dei gas nobili e dei rapporti isotopici.

Comprendere la composizione dei materiali da cui si sono formati Urano e Nettuno è fondamentale per ricostruirne la storia evolutiva. «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», ha sottolineato Robin Canup, scienziata dello SwRI e coautrice dello studio. L’argon-40 potrebbe aiutare a rispondere a due domande fondamentali: 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 misurazioni dell’abbondanza di argon-40 potrebbero fornire informazioni su come si sono formati i giganti di ghiaccio e su dove si è originata la materia che li ha costituiti. «Le future sonde atmosferiche, equipaggiate con spettrometri di massa sufficientemente sensibili, potrebbero trovare una risposta a entrambe queste domande», conclude Olivier Mousis, uno dei ricercatori principali dello studio.