La cometa interstellare 3I/ATLAS ha un ghiaccio simile ai mondi oltre Nettuno

Il ghiaccio che fuoriesce dalla cometa interstellare 3I/ATLAS non assomiglia a quello delle comete che conosciamo. Gli spettri del James Webb Space Telescope mostrano un forte segnale di ghiaccio d’acqua, mentre due dei suoi consueti segnali compagni sono quasi scomparsi; questo schema corrisponde a quello di alcuni mondi ghiacciati in orbita molto oltre Nettuno.

La corrispondenza è importante perché 3I/ATLAS è nata attorno a un’altra stella. Se i suoi granelli di ghiaccio condividono la loro struttura con il materiale conservato ai margini del nostro Sistema solare, gli ingredienti primordiali dei pianeti potrebbero emergere dai dischi di formazione planetaria in uno stato simile in tutta la galassia. Gli autori la propongono come un’ipotesi da verificare, non come un risultato acquisito.

Il team, guidato da Silvia Protopapa del Southwest Research Institute in Texas, ha scoperto che la chioma della cometa, la nube di gas e polveri che circonda il suo nucleo, è spiegata al meglio da minuscoli granelli di ghiaccio d’acqua mescolati alla polvere. Ogni granello misura circa un micron o meno, meno di un cinquantesimo dello spessore di un capello umano.

«Le comete interstellari sono piccoli corpi ghiacciati formatisi nei dischi di gas e polveri attorno ad altre stelle e che ora attraversano il nostro Sistema solare», ha dichiarato Protopapa. Prima di questa ne erano noti soltanto due: ‘Oumuamua, che non mostrava alcuna chioma visibile, e la cometa 2I/Borisov.

Due segnali del ghiaccio scomparsi

Il ghiaccio d’acqua lascia impronte nella luce infrarossa. La più profonda è una banda di assorbimento vicino a 3 micron. Due bande più deboli si trovano presso 1,5 e 2,0 micron, e la maggior parte delle comete ghiacciate mostra tutte e tre. In 3I/ATLAS la banda a 3 micron è intensa, riducendo la luce riflessa del 77% nel suo punto più profondo durante la prima osservazione di Webb e del 94% nell’ultima. Le due bande più corte sono molto deboli o assenti.

«Quella combinazione era un enigma», ha detto Protopapa. «La forte banda a 3 micron indica la presenza di ghiaccio d’acqua nella chioma. Ma le bande deboli o assenti a lunghezze d’onda più corte suggeriscono che il ghiaccio non si trovi nella forma che osserviamo di solito nelle comete del Sistema solare».

La spiegazione sta nel percorso ottico. Le bande deboli compaiono soltanto quando la luce attraversa un lungo tratto di ghiaccio, come accade con una sottile lastra di vetro colorato, che appare quasi trasparente, rispetto a un blocco spesso che ne rivela il colore. In granelli così piccoli e così ricchi di polvere, la luce attraversa pochissimo ghiaccio prima di essere nuovamente diffusa verso l’esterno. Le bande deboli svaniscono, mentre quella intensa sopravvive.

Come Webb ha letto la cometa tre volte

«Abbiamo progettato questo programma per essere pronti nel momento stesso in cui fosse stata individuata una cometa interstellare attiva e per seguirla nel tempo», ha dichiarato Martin Cordiner del Goddard Space Flight Center della NASA e della Catholic University of America, ricercatore principale del programma.

Webb ha puntato il suo spettrografo nel vicino infrarosso verso la cometa tre volte nell’arco di otto mesi, prima e dopo il suo massimo avvicinamento al Sole. In modalità prisma registra simultaneamente da 0,6 a 5,3 micron, così polvere, ghiaccio e gas in fuga confluiscono in un unico spettro.

Sono state modellizzate soltanto la prima e la terza osservazione. Quella centrale, effettuata più vicino al Sole, era contaminata da vapore acqueo luminoso, molecole organiche, atomi di nichel e polvere calda.

Il team ha confrontato gli spettri con modelli della diffusione della luce da parte di granelli di dimensioni e composizioni differenti. Granelli di ghiaccio puro, e ghiaccio mescolato con carbonio od olivina, o sovrastimavano le bande deboli oppure non riuscivano a riprodurre quella intensa. La migliore corrispondenza è stata ottenuta con ghiaccio mescolato a pirosseno, un minerale silicatico comune nelle rocce e nelle meteoriti. Nell’ultima osservazione, mentre la cometa si allontanava dal Sole, i dati richiedevano anche una seconda popolazione di granelli più grandi, ricchi di ghiaccio e ancora di dimensioni intorno a un micron, oltre a una debole caratteristica vicino a 3,1 micron compatibile con ghiaccio cristallino.

Diverse dalle nostre comete, simili ai mondi oltre Nettuno

Le dimensioni dei granelli non sono ciò che distingue 3I/ATLAS. La cometa Hartley 2 emette granelli di ghiaccio quasi puro di dimensioni simili, e i granelli ghiacciati della cometa Catalina sono stati modellizzati con al massimo l’1% di polvere. La cometa interstellare si colloca all’estremità più polverosa di questa scala.

«I granelli di 3I/ATLAS hanno pressappoco le stesse dimensioni di quelli delle nostre comete», ha detto Protopapa. «Ciò che sembra distinguerli è la quantità di polvere mescolata al ghiaccio».

La sorpresa è arrivata dagli oggetti trans-nettuniani, corpi ghiacciati che orbitano oltre Nettuno e che si ritiene conservino materiale risalente alla nascita del Sistema solare. Tra le classi spettrali definite dall’indagine DiSCo di Webb sugli oggetti di medie dimensioni, la banda a 3 micron di 3I/ATLAS assomiglia maggiormente alla classe ricca di ghiaccio di anidride carbonica, e anche questi oggetti non mostrano forti bande a 1,5 e 2,0 micron. La somiglianza riguarda la banda del ghiaccio d’acqua, non l’anidride carbonica.

«A prima vista, 3I/ATLAS appare diversa dalle comete ghiacciate che conosciamo», ha detto Protopapa. «Ma quando l’abbiamo collocata accanto ai mondi ghiacciati lontani del nostro stesso Sistema solare, non sembrava più fuori posto».

Il confronto vale anche al contrario. Per quelle classi di oggetti lontani, l’avvallamento a 3 micron era stato attribuito soprattutto a composti organici e metanolo, poiché le bande più deboli dell’acqua erano assenti. La cometa dimostra che granelli di ghiaccio d’acqua polverosi possono produrre autonomamente la stessa forma, quindi una parte di quel segnale potrebbe essere dopotutto ghiaccio d’acqua.

Ciò che una sola cometa non può stabilire

Il risultato si basa su dati di laboratorio. Il modello richiede proprietà ottiche misurate del ghiaccio d’acqua, e due set di dati standard forniscono forme delle bande sensibilmente diverse. Gli autori non possono dire se il ghiaccio fosse cristallino in entrambe le osservazioni o se sia passato da una forma disordinata e amorfa ai cristalli, e chiedono nuove misurazioni di laboratorio del ghiaccio a diverse temperature e fasi.

Anche il cambiamento tra le osservazioni ha due possibili spiegazioni. «Non possiamo ancora stabilire se le variazioni nel tempo siano il risultato del fatto che il Sole riscalda i granelli in modo diverso a ogni osservazione, oppure di nuovo materiale esposto mentre la superficie della cometa veniva erosa vicino al Sole», ha dichiarato Michael Kelley dell’University of Maryland, secondo autore dell’articolo.

I granelli in una chioma non sono nemmeno un campione diretto del nucleo e potrebbero essere frammenti di aggregati più grandi. Le superfici degli oggetti trans-nettuniani sono state rielaborate per miliardi di anni da radiazioni e impatti, perciò gli autori mettono in guardia dal leggere questa corrispondenza come prova di luoghi di nascita identici. Altre differenze nella sua chimica suggeriscono che il disco da cui si è formata 3I/ATLAS non fosse una copia del nostro. Un’analisi precedente aveva invece confrontato la cometa con una classe di oggetti lontani rossastri e ricchi di composti organici, perciò il settore non è ancora giunto a una conclusione condivisa.

Poi c’è la dimensione del campione. Si tratta di una sola cometa interstellare, osservata tre volte.

Domande comuni su 3I/ATLAS e il suo ghiaccio

Che cos’è 3I/ATLAS?

È il terzo oggetto confermato a entrare nel nostro Sistema solare dallo spazio interstellare, nonché una vera cometa dotata di chioma e code. La sua traiettoria aperta e iperbolica significa che non tornerà mai. Al suo massimo avvicinamento al Sole è passata tra le orbite della Terra e di Marte e non si è mai avvicinata alla Terra.

3I/ATLAS contiene acqua?

Sì. Webb ha rilevato vapore acqueo e ghiaccio d’acqua nella sua chioma. È inoltre insolitamente ricca di anidride carbonica: nella prima osservazione di Webb, la chioma conteneva circa otto volte più anidride carbonica che acqua, uno dei rapporti più alti mai misurati in una cometa.

Cosa sono gli oggetti trans-nettuniani?

Sono corpi ghiacciati in orbita attorno al Sole oltre Nettuno, a più di circa 30 volte la distanza Terra-Sole, una popolazione che comprende Plutone. Rimasti freddi per miliardi di anni, conservano indizi su come si sono formati i pianeti.

Quanti anni ha 3I/ATLAS?

Nessuno lo sa. In base alla sua velocità e direzione, uno studio ha stimato che abbia tra 7,6 e 14 miliardi di anni se provenisse dal disco spesso di stelle antiche della Via Lattea, il che la renderebbe più antica del Sistema solare, che ha 4,6 miliardi di anni. Questa stima è statistica, non una misurazione.

Cosa succede ora

La cometa è stata scoperta il 1 luglio 2025 dal telescopio del programma di rilevamento ATLAS a Río Hurtado, in Cile. Webb l’ha osservata il 6 agosto 2025, il 22 dicembre 2025 e il 1 aprile 2026, a 3,3, 2,4 e 5,7 volte la distanza Terra-Sole dal Sole. Il suo massimo avvicinamento al Sole è avvenuto il 29 ottobre 2025, a 1,36 volte quella distanza. L’articolo è apparso su The Astrophysical Journal Letters il 26 ottobre 2026, firmato da 15 ricercatori degli Stati Uniti e dell’Europa.

Ulteriori osservazioni di Webb sulle comete del Sistema solare e nuovi visitatori interstellari verificheranno se 3I/ATLAS sia tipica. Si prevede che il Vera C. Rubin Observatory, la cui indagine decennale del cielo è iniziata nel giugno 2026, ne scoprirà altre. Domani ricorre un anno da quando 3I/ATLAS ha aggirato il Sole, ed è già in viaggio verso l’esterno del Sistema solare. Il ghiaccio che trasporta appare meno alieno di quanto sembrasse inizialmente.

Riferimento: Protopapa et al., “JWST Reveals Refractory-rich Water Ice in Interstellar Comet 3I/ATLAS: Evidence for a Continuum of Grain Properties across Protoplanetary Disks,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aea60d

Tag: astronomia, James Webb Space Telescope, 3I/ATLAS, oggetti transnettuniani, comete, ghiaccio d'acqua