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Un team internazionale guidato da astronomi dell’Università di Leiden ha dimostrato in esperimenti di laboratorio che lo zolfo può legarsi con l’ammonio in condizioni cosmiche ghiacciate e formare un sale che si attacca alla polvere e ai ciottoli. Il sale di zolfo risultante non solo aiuta a spiegare il mistero del gas di zolfo mancante, ma anche un picco sconcertante nei dati dello strumento MIRI del telescopio spaziale James Webb e di altri telescopi.
Negli ultimi due decenni, gli astrochimici e gli astronomi sono rimasti perplessi di fronte a due misteri apparentemente inspiegabili.
La prima era che la quantità di zolfo volatile nelle nubi dense e nelle regioni di formazione stellare è molto più bassa rispetto alle regioni più tenui tra le stelle. Lo zolfo sembrava scomparire.
La seconda era che lo spettro della luce infrarossa proveniente dalle regioni di formazione stellare contiene un picco sorprendente ma inspiegabile.
Un team internazionale guidato da ricercatori dell’Università di Leiden nei Paesi Bassi propone una soluzione a entrambi i misteri contemporaneamente: il sale di idrosolfuro di ammonio.
I ricercatori supportano la loro soluzione con esperimenti di laboratorio che simulano le condizioni cosmiche.
Questi comportano condizioni estremamente fredde in cui sono presenti polvere, ghiaccio e ciottoli e relativamente poche molecole possono reagire.
Gli esperimenti hanno dimostrato che l’NH volatile3 (ammoniaca, nota dai detergenti) e H volatile2S (idrogeno solforato, l’odore delle uova marce) reagiscono rapidamente per formare NH4SH (sale di idrosolfuro di ammonio) quando si uniscono in ghiaccio attorno alle particelle di polvere.
Ciò suggerisce che nelle regioni dense di formazione stellare parte dello zolfo volatile è intrappolato su polvere e ciottoli. Di conseguenza, lo zolfo sembra essere scomparso.
Inoltre, gli esperimenti hanno dimostrato che il sale di idrosolfuro di ammonio produce un picco nella posizione esatta del picco precedentemente inspiegabile nei dati, tra gli altri, dello strumento MIRI sul telescopio spaziale James Webb.
Questo picco ha permesso agli astronomi di calcolare che fino a circa il 20% dello zolfo mancante potrebbe essere sotto forma di questo sale di zolfo su polvere e ciottoli.
Due piccioni con una fava
“Penso che sia fantastico che finalmente stiamo svelando entrambi i misteri”, afferma Katie Slavicinska. È una dottoranda presso l’Università di Leiden e prima autrice dell’articolo scientifico. “Con la nostra ricerca, stiamo prendendo due piccioni con una fava”.
La ricerca è stata innescata dai risultati della missione Rosetta dell’ESA. Durante questa missione, un veicolo spaziale ha orbitato intorno alla cometa 67P tra il 2014 e il 2016.
Le analisi pubblicate alla fine del 2022 hanno mostrato che le particelle di polvere della cometa contenevano livelli inaspettatamente elevati di idrosolfuro di ammonio.
Slavicinska: “E dal momento che sospettiamo che le comete contengano molto materiale ghiacciato incontaminato dai primi giorni del nostro sistema solare, cercare l’idrosolfuro di ammonio nel ghiaccio delle regioni di formazione stellare è stato il logico passo successivo.
Il secondo autore Adwin Boogert, uno scienziato olandese che lavora presso l’Università delle Hawaii a Manoa, afferma: “È emozionante vedere come possiamo seguire sempre più tracce chimiche dal nostro attuale sistema solare all’origine di nuovi sistemi solari”.
In futuro, i ricercatori hanno in programma di effettuare ulteriori osservazioni con lo strumento MIRI sul telescopio spaziale James Webb per confermare la teoria del picco infrarosso.
Sperano anche di trovare il restante ottanta per cento dello zolfo mancante. Ricerche precedenti suggeriscono che i solfuri metallici e gli allotropi di zolfo potrebbero svolgere un ruolo.
Immagine: NASA/ESA/CSA/M. Zamani (ESA/Webb); ESA/Rosetta/NAVCAM; K. Slavicinska
