Le prove suggeriscono che i minerali superficiali degli asteroidi della fascia principale esterna, da cui sembrerebbero derivare gli elementi costitutivi dell'acqua e della vita della Terra, sono stabili solo a basse temperature. Questi asteroidi si sono formati in orbite lontane e possono aiutare a spiegare la composizione della Terra.
Si ritiene che il nostro Sistema Solare si sia formato da una nube di gas e polvere, la cosiddetta nebulosa solare, che ha iniziato a condensarsi su se stessa gravitazionalmente ~ 4,6 miliardi di anni fa. Quando questa nube si contrasse, cominciò a ruotare e si addensò in un disco che ruotava attorno alla più alta massa gravitazionale al suo centro, che sarebbe diventato poi il nostro Sole.
Il nostro sistema solare ha ereditato tutta la sua composizione chimica da una stella o da stelle precedenti che sono esplose come supernove. Il nostro Sole ha inglobato una parte di questo materiale mentre si formava. Man mano che il Sole diventava abbastanza denso da avviare reazioni di fusione nucleare e diventare una stella, ha inglobato materiale, ma i residui nel disco formavano materiali solidi che sarebbero diventati corpi planetari.
Una volta che il Sole ha cominciato ad irradiare il disco circostante, creava un gradiente di calore nel sistema solare primordiale. Per questo motivo, i pianeti interni, Mercurio, Venere, Terra e Marte, sono diventati per lo più rocciosi (per lo più composti da elementi più pesanti, come ferro, magnesio e silicio), mentre i pianeti esterni gassosi sono in gran parte composti da elementi più leggeri, in particolare idrogeno, elio, carbonio, azoto e ossigeno.
Si ritiene che la Terra si sia formata in parte da meteoriti carboniosi, che si pensa provengano da asteroidi della fascia principale esterna. Le osservazioni telescopiche degli asteroidi della fascia principale esterna rivelano una comune caratteristica di riflettanza di 3,1 μm che suggerisce che i loro strati esterni ospitano ghiacci d'acqua o argille contenenti ammoniaca (NH3), o entrambi, che sono stabili solo a temperature molto basse. È interessante notare che, sebbene diverse prove suggeriscano che i meteoriti carboniosi derivino da tali asteroidi, i meteoriti recuperati sulla Terra generalmente mancano di questa caratteristica. La fascia degli asteroidi pone quindi molte domande per gli astronomi e gli scienziati planetari.
Un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Earth-Life Science Institute (ELSI) del Tokyo Institute of Technology suggerisce che questi materiali asteroidali potrebbero essersi formati molto lontano nel primo Sistema Solare per poi essere stati trasportati nel Sistema Solare interno da processi di miscelazione caotici.
In questo studio, una combinazione di osservazioni di asteroidi utilizzando il telescopio spaziale giapponese AKARI e la modellazione teorica delle reazioni chimiche negli asteroidi, suggerisce che i minerali superficiali presenti sugli asteroidi della fascia principale esterna, in particolare le argille contenenti ammoniaca (NH3), si formano da materiali di partenza contenenti NH3 e CO2 ghiaccio che è stabile solo a temperature molto basse e in condizioni ricche di acqua. Sulla base di questi risultati, questo nuovo studio propone che gli asteroidi della fascia principale esterna si siano formati in orbite distanti e differenziati per formare diversi minerali in mantelli ricchi d'acqua e nuclei dominati dalla roccia.
Per comprendere la fonte delle discrepanze negli spettri misurati di meteoriti carboniosi e asteroidi, utilizzando simulazioni al computer, il team ha modellato l'evoluzione chimica di diverse miscele primitive plausibili progettate per simulare materiali asteroidali primitivi. Hanno quindi utilizzato questi modelli al computer per produrre spettri di riflettanza simulati da confrontare con quelli ottenuti telescopicamente.
I loro modelli hanno indicato che per abbinare gli spettri degli asteroidi, il materiale di partenza doveva contenere una quantità significativa di acqua e ammoniaca, un'abbondanza relativamente bassa di CO2, suggerendo che gli asteroidi si sono formati molto più lontano rispetto alle loro attuali posizioni nel sistema solare primordiale.
Se è vero, questo studio suggerisce che la formazione della Terra e le proprietà uniche derivano da aspetti peculiari della formazione del Sistema Solare. Ci saranno diverse opportunità per testare questo modello, come ad esempio, l'analisi dei campioni restituiti da Hayabusa 2. Questa lontana origine degli asteroidi, se corretta, prevede che ci saranno sali e minerali ammoniati nei campioni restituiti da Hayabusa 2. Un ulteriore controllo su questo modello sarà fornito dalle analisi dei materiali restituiti dalla missione OSIRIS-Rex della NASA.
Questo studio ha anche esaminato se le condizioni fisiche e chimiche negli asteroidi della fascia principale esterna dovrebbero essere in grado di formare i minerali osservati. L'origine fredda e distante degli asteroidi proposti suggerisce che ci dovrebbe essere una significativa somiglianza tra asteroidi e comete e solleva domande su come ciascuno di questi tipi di corpi si sia formato.
Questo studio suggerisce che i materiali che hanno formato la Terra potrebbero essersi formati molto lontano nel Sistema Solare primordiale e poi essere stati attirati verso la zona centrale durante la storia iniziale, particolarmente turbolenta, del sistema solare. Recenti osservazioni di dischi protoplanetari da parte dell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno trovato molte strutture ad anello, che si ritiene siano osservazioni dirette della formazione planetesimale. Come l'autore principale Hiroyuki Kurokawa ha spiegato, "resta da determinare se la formazione del nostro sistema solare sia un risultato tipico, ma numerose misurazioni suggeriscono che potremmo essere in grado di collocare presto la nostra storia cosmica nel contesto".