L'acqua è un composto chimico di formula molecolare H2O, in cui i due atomi di idrogeno sono legati all'atomo di ossigeno con legame covalente. Si può presentare in forma liquida, solida (ghiaccio) e aeriforme (vapore acqueo) a seconda della temperatura e della pressione a cui è sottoposta la sostanza.
Sulla Terra oggi l'acqua copre il 70,8% della superficie del pianeta e più o meno con la stessa percentuale è il maggior costituente del corpo umano.
La formazione dei pianeti:
La nascita dei pianeti avviene contemporaneamente a quella delle stelle. Vediamo che cosa accade. Intorno alle stelle in formazione è presente un disco di gas, costituito essenzialmente da idrogeno (H2) ed elio (He). All’interno del disco, sono presenti anche gli altri elementi chimici e si sono già formati alcuni composti, il cui stato di aggregazione (aeriforme, liquido, solido) dipende dalle loro temperature di evaporazione, di fusione e di solidificazione e dalle condizioni di temperatura e pressione nel disco. Le sostanze che, all’interno del disco di gas si trovano allo stato solido, formano dei grani di polvere. Unendosi tra loro grazie alle forze di attrazione elettrostatica e alla forza di gravità, le polveri si accrescono fino a formare dei corpi, detti planetesimi, le cui dimensioni possono raggiungere un diametro di centinaia di kilometri. Dato che la temperatura nel disco non è costante, ma diminuisce allontanandosi dalla stella centrale, i planetesimi che si formano vicino alla stella sono costituiti da sostanze che possono condensare già a temperatura elevata (dette sostanze refrattarie, come ad esempio Zr, Al, Ti, Ca, Si e i silicati di magnesio Mg2SiO4, MgSiO2). I planetesimi che si formano lontano dalla stella centrale contengono invece anche sostanze volatili, che solidificano solo a bassa temperatura. Tra queste, la più importante è l’acqua che, alla pressione alla quale si trova il gas che forma il disco, condensa in ghiaccio a una temperatura inferiore ai 200 K. I planetesimi, a seguito di continue collisioni, si aggregano in corpi di dimensioni maggiori, fino a dare origine ai pianeti. Nel caso del Sistema solare, si stima che i planetesimi abbiano cominciato a formarsi 4,568 miliardi di anni fa. I pianeti più vicini al Sole (Mercurio, Venere, Terra, Marte) hanno completato la loro formazione in alcune decine di milioni di anni; i pianeti più lontani (Giove, Saturno, Urano, Nettuno), invece, si sono formati più rapidamente, in alcuni milioni di anni, probabilmente grazie alla maggiore quantità di materia solida già presente (dovuta alla formazione dei ghiacci).
Gli asteroidi (piccoli corpi rocciosi distribuiti in una cintura tra Marte e Giove) e le comete –che orbitano oltre Nettuno – sono ciò che resta dei planetesimi che hanno originato tutti i pianeti del Sistema solare.
L’acqua nel Sistema solare:
Al momento della formazione del nostro pianeta, la temperatura del disco di gas, a una distanza di circa 150 milioni di kilometri dal Sole (cioè la distanza a cui si trova la Terra), era troppo elevata per permettere la condensazione dell’acqua. I planetesimi che hanno dato origine alla Terra dovevano, quindi, essere formati da composti refrattari e non contenere acqua. Oggi, grazie allo studio delle meteoriti (frammenti di asteroidi che cadono sulla Terra), sappiamo che i planetesimi situati nella parte più interna della cintura degli asteroidi – a circa 300 milioni di km dal Sole – sono anch’essi privi di acqua. Invece, quelli che si trovano nella parte più esterna della cintura, tra i 400 e i 500 milioni di km dal Sole, sono ricchi di acqua (questa rappresenta circa il 5% della loro massa complessiva).
Allontanandoci ancora dal Sole, oltre i 750 milioni di kilometri, si trovano i satelliti dei pianeti giganti (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) e le comete, la cui massa è rappresentata per circa il 50% da ghiaccio d’acqua e per la restante metà da rocce.
L'acqua sulla terra:
Vista la distribuzione dell’acqua nel Sistema solare, si pensava che quella presente sulla Terra fosse stata portata da comete entrate in collisione con il nostro pianeta. Studi recenti sulla composizione isotopica dell’acqua hanno messo in discussione questa ipotesi. In natura esistono tre isotopi dell’idrogeno (che ha numero atomico Z 1): l’idrogeno propriamente detto (H) con numero di massa A 1, il deuterio (D) con A 2 e il trizio (T) con A 3. Le molecole di acqua più abbondanti sono quelle di formula chimica H2O e, in misura mi- nore, HDO. Sulla Terra su 1000000 di molecole di acqua 150 sono di HDO. Le osservazioni astronomi- che più recenti hanno mostrato che l’acqua sulle comete ha un rapporto isotopico circa doppio di quello della Terra. L’acqua degli asteroidi che si trovano nella cintura esterna, invece, hanno lo stesso rapporto isotopico dell’acqua sulla Terra. Ciò suggerisce che l’acqua provenga dagli asteroidi della cintura esterna. Le simulazioni al calcolatore della formazione del Sistema solare confermano che la Terra, verso la fine del suo processo di accrescimento, ne avrebbe incorporato un numero sufficiente. Le comete, invece, che hanno una probabilità di collisione con la Terra molto bassa, possono aver portato al massimo il 5% dell’acqua attualmente presente sul nostro pianeta.
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