La misurazione dei rapporti isotopici,
specialmente dei gas nobili, fu una delle priorità della missione
Galileo. Infatti, una delle difficoltà nel ricostruire la composizione
primitiva del pianeta è la presenza di reazioni chimiche tra i vari
componenti. La peculiarità dei gas nobili è proprio quella
di reagire poco facilmente, quindi essi sono ottimi indicatori per la ricostruzione
della composizione originaria.
Come per le abbondanze degli elementi
derivanti dalle specie non condensabili, i rapporti isotopici misurati
dalla Probe dovrebbero essere rappresentativi dei valori globali. I particolari
rapporti isotopici ottenuti dalla Probe per mezzo dello spettrometro di
massa (GPMS) sono elencati in Figura 12 .Si può notare che per gli
elementi più pesanti dell’elio i rapporti isotopici sono simili
a quelli solari.
La misurazione del rapporto D/H
riveste una particolare importanza. Nel modello standard del Big Bang il
deuterio è prodotto interamente dalla nucleosintesi primordiale,
quindi continuamente distrutto nelle stelle e convertito in 3He.
Dal momento che Giove è prevalentemente composto di gas della nebulosa
protosolare il rapporto D/H in Giove è rappresentativo del valore
protosolare, perché nel suo interno non si sono innescate reazioni
nucleari
e quindi la quantità di deuterio è sostanzialmente invariata
rispetto al momento della formazione del pianeta. Anche la quantità
di 3He, per gli stessi motivi esposti sopra, è rimasta
invariata in Giove, quindi invariato è anche il rapporto 3He/4He.
Il dato si può quindi utilizzare per una misura indipendente del
rapporto D/H protosolare, misurando il rapporto 3He/4He
nel vento solare. Conoscendo l’attuale abbondanza di 3He nel
Sole e in Giove è sufficiente sottrarre la seconda dalla prima per
avere una stima dell’abbondanza protosolare di deuterio e di conseguenza
conoscere il rapporto D/H protosolare. Usando questo metodo si è
ottenuto un valore D/H protosolare di (2.1±0.5) x10-5, in accordo
con il valore misurato per Giove dal GPMS che è (2.6±0.7)
x10-5. Il dato è quindi ulteriore conferma che i rapporti D/H e
3He/4He
in Giove corrispondono ai valori della nebulosa solare primordiale.
Una valutazione dell’apporto di
acqua su Giove dovrebbe derivare dal confronto dei rapporti (D+ 3He)
/H misurato nell’atmosfera del pianeta e nel mezzo interstellare locale
(LISM). Tale rapporto nel mezzo interstellare è costante rispetto
al valore protosolare basandosi sul fatto già esposto in precedenza
che il deuterio nel Sole è convertito in 3He. Quindi
una discrepanza tra il valore in Giove e quello nel mezzo interstellare
dovrebbe indicare che Giove si è arricchito in D per un apporto
d’acqua. Considerando il rapporto D/H in H2O di 3x10-4 (misurato
nelle comete) è stato supposto un apporto d’acqua su Giove di 20-30
volte il valore solare. Tuttavia la misure del rapporto (D+ 3He)
/H su Giove ha un’incertezza di ±37% mentre quella del valore D/H
è di ±27%. Quindi l’apporto di acqua su Giove è azzerato
dalle incertezze. Inoltre parte dell’elio è condensato all’interno
del mantello metallico di idrogeno (vedere paragrafo 2) e quindi anche
il valore 3He/H relativo all’atmosfera è affetto da incertezza.
Anche affrontando il problema dal
punto di vista dei rapporti isotopici mancano quindi le certezze sull’abbondanza
dell’acqua.
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21 luglio 2004