L'osservazione di acqua su un oggetto proveniente da un altro sistema stellare rappresenta un traguardo fondamentale nell'astrofisica contemporanea. Per la prima volta, gli astronomi hanno rilevato la presenza inequivocabile di radicali idrossilici (OH), un inequivocabile marcatore molecolare della presenza di acqua, nella chioma della cometa interstellare denominata 3I/ATLAS. La scoperta, realizzata dal team guidato dal professor Dennis Bodewits dell'Università di Auburn utilizzando il Neil Gehrels Swift Observatory della NASA, fornisce indizi preziosi sulla composizione chimica di sistemi planetari lontani e sulle condizioni che potrebbero favorire l'emergere della vita altrove nell'universo.
La metodologia impiegata per questa rilevazione si basa sull'analisi spettroscopica nella banda ultravioletta, una tecnica che richiede osservatori spaziali poiché l'atmosfera terrestre assorbe completamente questa radiazione. Il telescopio Swift, pur disponendo di uno specchio primario di appena 30 centimetri di diametro, raggiunge dalla sua posizione orbitale una sensibilità paragonabile a quella di strumenti terrestri di classe 4 metri quando opera nelle lunghezze d'onda ultraviolette. La fluorescenza dell'idrossile generata dall'irraggiamento solare è stata captata mentre la cometa si trovava a una distanza dal Sole pari a quasi tre volte quella che separa la nostra stella dalla Terra, una posizione in cui i ghiacci superficiali raramente sublimano direttamente.
L'aspetto più sorprendente della ricerca riguarda proprio la distanza a cui è stata documentata l'attività acquosa. A tale distanza dalla fonte di calore stellare, 3I/ATLAS stava espellendo acqua al ritmo di circa 40 chilogrammi al secondo, un flusso comparabile a quello di un idrante antincendio completamente aperto. Questa intensità è del tutto inusuale per comete del sistema solare alla medesima distanza eliocentrica, suggerendo meccanismi di degassamento più complessi rispetto alla semplice sublimazione superficiale. L'ipotesi più accreditata tra i ricercatori è che la radiazione solare stia riscaldando microscopici granuli di ghiaccio espulsi dal nucleo cometario, i quali successivamente rilascerebbero vapore acqueo arricchendo la chioma gassosa circostante.
Come sottolineato da Zexi Xing, ricercatore postdottorale e autore principale dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, ogni visitatore interstellare finora osservato ha rivelato caratteristiche chimiche distintive. La prima cometa interstellare identificata, 'Oumuamua, appariva completamente priva di volatili; la seconda, 2I/Borisov, mostrava un'abbondanza inattesa di monossido di carbonio; ora 3I/ATLAS rilascia acqua in condizioni che sfidano i modelli convenzionali di attività cometaria. Questa diversità compositiva testimonia la varietà di ambienti chimici e termici nei quali si formano i materiali primordiali attorno ad altre stelle.
Dal punto di vista della chimica planetaria comparata, la rilevazione di acqua su 3I/ATLAS permette di applicare ai visitatori interstellari gli stessi parametri analitici utilizzati per le comete native del sistema solare. L'acqua rappresenta infatti il principale indicatore di attività cometaria e consente agli scienziati di determinare come la radiazione solare inneschi il rilascio di altri composti volatili, fornendo al contempo informazioni sulla stratificazione dei ghiacci nel nucleo. Poter confrontare direttamente le firme spettroscopiche di oggetti formatisi in contesti stellari differenti apre prospettive inedite per comprendere i processi universali di formazione planetaria.
La capacità di risposta rapida dell'osservatorio Swift si è rivelata determinante per il successo della missione. Il team dell'Auburn University è riuscito a puntare lo strumento verso 3I/ATLAS poche settimane dopo la sua identificazione, prima che l'oggetto diventasse troppo debole o si avvicinasse eccessivamente al Sole rendendo rischiose le osservazioni spaziali. Questa tempestività ha permesso di catturare dati durante una finestra temporale ottimale, quando il segnale ultravioletto era ancora sufficientemente intenso da essere analizzato con precisione.
La scoperta assume particolare rilevanza nel contesto delle ricerche astrobiologiche. La presenza di acqua nelle regioni esterne di sistemi planetari diversi dal nostro suggerisce che i costituenti fondamentali per la chimica prebiotica possano essere distribuiti ubiquitariamente nella galassia. Come evidenziato da Bodewits, rilevare acqua o il suo marcatore fotochimico proveniente da un sistema stellare lontano equivale a ricevere un messaggio sulla universalità degli ingredienti necessari alla vita. Le variazioni osservate nella composizione delle comete interstellari riflettono differenze nelle temperature, nell'intensità della radiazione e nella disponibilità di elementi chimici durante le prime fasi evolutive dei rispettivi sistemi planetari.
Attualmente 3I/ATLAS è troppo debole per essere osservata, ma secondo i calcoli orbitali dovrebbe tornare visibile dopo metà novembre. Questo secondo periodo osservativo consentirà di monitorare l'evoluzione della sua attività man mano che si avvicinerà al perielio, il punto di massimo avvicinamento al Sole. Gli astronomi potranno così verificare se i meccanismi di degassamento cambieranno con l'incremento dell'irraggiamento solare e se emergeranno altre specie molecolari oltre all'idrossile.
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