CONFERMATA LA STABILITÀ TERMICA SU UNA SCALA DI 500 MILIONI DI ANNI

All’origine dei fillosilicati di Cerere

In uno studio pubblicato su Nature Communication – che vede coinvolti anche Marco Ferrari, Maria Cristina De Sanctis e Simone De Angelis dell’Inaf di Roma – vengono riportati i risultati di esperimenti di laboratorio che simulano gli ambienti fisici e chimici di Cerere, con l'obiettivo di comprendere l'origine e i meccanismi di formazione dei fillosilicati ammoniati presenti sul pianeta nano

     25/05/2021
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Il cratere Occator su Cerere. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Ucla/Mps/Dlr/Ida

La mineralogia superficiale del pianeta nano Cerere è ricca di ammonio (NH4+) contenente fillosilicati, ossia silicati caratterizzati da una struttura a strati a simmetria tetraedrica, in cui ogni tetraedro tende a legarsi con altri tre tramite ponti a ossigeno.

La presenza diffusa di fillosilicati ammoniati è strettamente legata alla storia dell’evoluzione del pianeta nano. Tuttavia, l’origine e i meccanismi di formazione dei fillosilicati ammoniati sulla superficie di Cerere non è ancora ben compresa.

I minerali ammoniati sulla superficie di Cerere potrebbero aver avuto origine dalla reazione dei minerali argillosi con l’ammoniaca (NH3), presente sotto forma di ghiaccio o materia organica contenente ammoniaca. Questi processi potrebbero essere stati innescati da alterazioni termiche o da agenti atmosferici spaziali, attraverso l’esposizione della superficie di Cerere al vento solare e ai raggi cosmici galattici su scale temporali geologiche.

Recentemente, è stato proposto che la formazione di sali di ammonio sulla superficie delle comete avvenga tramite reazioni acido-base indotte da processi termici dei ghiacci. Sebbene le composizioni superficiali delle comete e quella di Cerere siano diverse, un trattamento termico presumibilmente simile potrebbe aver avviato, durante l’evoluzione di Cerere, reazioni di trasferimento di protoni, insieme a reazioni di addizione nucleofila tra ammoniaca e argille fillosilicate. Curiosamente, l’erosione spaziale potrebbe anche facilitare l’unione di ammoniaca con minerali per formare ioni ammonio. Tuttavia, la mancanza di esperimenti di laboratorio fondamentali a bassa temperatura sulla trasformazione di minerali rivestiti di ammoniaca in silicati ammoniati, in condizioni realistiche del Sistema solare, lascia aperta la questione della sorgente delle firme spettroscopiche dei minerali ammoniati sulla superficie di Cerere.

In uno studio recentemente pubblicato su Nature Communication, che vede coinvolti anche Marco Ferrari, Maria Cristina De Sanctis e Simone De Angelis dell’Istituto di astrofisica e planetologia spaziali dell’Inaf di Roma, vengono riportati i risultati di esperimenti di laboratorio che simulano gli ambienti fisici e chimici di Cerere, con l’obiettivo di comprendere meglio la sorgente dei minerali ammoniati sulla superficie del pianeta nano.

Gli scienziati hanno osservato che a bassa temperatura (54 K) potrebbero innescarsi reazioni di scambio protonico tra fillosilicati e ammoniaca, portando alla genesi di minerali ammoniati. Lo studio ha rivelato la stabilità termica (300 K) e alle radiazioni dei fillosilicati ammoniati su una scala temporale di almeno circa 500 milioni di anni.

Queste indagini sperimentali confermano la possibilità che Cerere si sia formato in un luogo in cui il ghiaccio di ammoniaca sulla superficie sarebbe stato stabile. Tuttavia, non si può escludere la possibilità che il luogo di origine di Cerere si avvicini alla sua posizione attuale, e che abbia accumulato materiale ricco di ammoniaca in seguito.

«L’origine della presenza di ammonio su Cerere è ancora materia di dibattito e diversi esperimenti sono stati condotti per capire i processi che hanno originato i fillosilcati ammoniati. Esperimenti come quelli  discussi in questo articolo», spiega Maria Cristina De Sanctis, «indicano una via alternativa rispetto ai processi più conosciuti che implicano circolazione di soluzioni di acqua e ammoniaca. Questo esperimento propone un processo senza acqua in forma liquida e suggerisce un processo possibile non solo su Cerere ma anche su altri corpi che si trovano a temperature molto basse».

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