Quando la sonda dell'ESA Rosetta aveva rilevato ossigeno molecolare nel 2015, gli scienziati erano rimasti piuttosto perplessi perché non avevano mai visto una cometa emettere questo gas, tantomeno in grandi quantità.

L'ossigeno è molto comune nell'Universo ma la sua forma più semplice, O2, è estremamente difficile da trovare perché è altamente instabile e, a causa della sua elevata reattività, si rompe e si lega rapidamente con altre molecole, soprattutto con gli atomi di idrogeno e carbonio abbondanti nel cosmo. Quello di 67P sembrava connesso in qualche modo alla quantità d'acqua rilasciata dalla cometa, suggerendo che i due elementi potessero condividere una stessa attività all'interno del nucleo. Pertanto, si supponeva che l'ossigeno molecolare di Chury fosse primordiale e risalisse ai tempi della sua formazione, cioè appartenesse alla nebulosa protosolare dalla quale nacque anche il Sistema Solare .

Nessuno aveva mai visto l'ossigeno in una cometa prima ma in 67P è addirittura la quarta molecola più abbondante nella chioma (dopo l'acqua, l'anidride carbonica e il monossido di carbonio).
Le prime analisi erano state effettuate su più di 3000 campioni raccolti attorno a Chury tra settembre 2014 e marzo 2015, con le quali era stata determinata un'abbondanza di ossigeno molecolare dell'1-10% rispetto all'acqua cometaria, con un valore medio di 3,80 ± 0,85%.

Ma Luspay-Kuti e il suo team erano scettici. 
"È una specie di illusione", ha detto Luspay-Kuti, autore principale del nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy. "In realtà, la cometa non ha questa elevata abbondanza di ossigeno, almeno non per quanto riguarda l'epoca della sua formazione ma ha accumulato ossigeno che rimane intrappolato negli strati superiori e poi viene rilasciato tutto in una volta".


C'è e non c'è

Mentre il corpo di Chury, dalla forma bilobata, ruota su sé stesso durante il tragitto attorno al Sole, ciascun emisfero sperimenta un'alternanza di stagioni. Poiché l'ossigeno sembrava fuoriuscire dalla cometa con l'acqua, molto probabilmente il gas, così come altri volatili è soggetto a cicli di sublimazione e congelamento a seconda se riceve il calore della luce solare o rimane in ombra. Approfittando delle variazioni stagionali, il team ha esaminato i dati molecolari sul breve e il lungo periodo, prima che l'emisfero sud della cometa entrasse in estate e quando stava arrivando di nuovo l'inverno.

Così, i ricercatori hanno scoperto che, quando l'emisfero australe si allontanava dal Sole ed era in ombra, il legame tra ossigeno e acqua scompariva. La quantità di acqua proveniente dalla cometa diminuiva precipitosamente e quindi, l'ossigeno sembrava invece fortemente legato all'anidride carbonica e al monossido di carbonio che la cometa stava ancora emettendo. E questo non è logico. "Se l'ossigeno fosse primordiale e legato all'acqua dalla sua formazione, non dovrebbe esserci nessun momento in cui l'ossigeno è fortemente correlato al monossido di carbonio e all'anidride carbonica, ma non all'acqua", ha detto Luspay-Kuti.

Per spiegare il modo differente con cui la cometa emette ossigeno in base alle stagioni, sia per quantità che per aggregazione con elementi diversi, il nuovo studio propone una teoria alternativa. L'ossigeno di Chury proviene da due serbatoi distinti, uno composto da ossigeno, monossido di carbonio e anidride carbonica in profondità all'interno del nucleo roccioso della cometa e l'altro è una tasca meno profonda più vicina alla superficie dove l'ossigeno si combina chimicamente con il ghiaccio d'acqua molecole. Quello più profondo, dato che ossigeno, anidride carbonica e monossido di carbonio vaporizzano a temperature molto basse, emette costantemente gas. Mentre l'ossigeno attraversa l'interno della cometa verso la superficie, tuttavia, una parte si inserisce chimicamente nel ghiaccio d'acqua (uno dei principali costituenti del nucleo della cometa) per formare un secondo serbatoio di ossigeno, meno profondo. Ma il ghiaccio d'acqua vaporizza a una temperatura molto più alta dell'ossigeno, quindi finché il Sole non riscalda sufficientemente la superficie e vaporizza il ghiaccio d'acqua, l'ossigeno rimane bloccato. Di conseguenza, l'ossigeno può accumularsi in questo serbatoio poco profondo per lunghi periodi fino a quando la superficie della cometa non si è finalmente riscaldata abbastanza da far vaporizzare il ghiaccio d'acqua, rilasciando un pennacchio molto più ricco di ossigeno di quello effettivamente presente nella cometa.

"In altre parole, le abbondanze di ossigeno misurate nella chioma della cometa non riflettono necessariamente le sue abbondanze nel nucleo della cometa", ha spiegato Luspay-Kuti. Ciò implica che, l'ossigeno molecolare primordiale accumulato e conservato dentro a Chury è in realtà solo una frazione di quello a cui si pensava inizialmente. Tuttavia, considerando che la quantità di ossigeno è ancora superiore a quella vista nella maggior parte delle nubi molecolari nell'Universo, Luspay-Kuti vuole approfondire l'argomento esaminando le specie molecolari minori della cometa, come metano ed etano, e la loro correlazione con l'ossigeno molecolare e altre specie principali. Ulteriori dettagli potrebbero far luce sul tipo di ghiaccio in cui l'ossigeno è rimasto incorporato.