Condrule: gocce primordiali dallo spazio

Minuscole, rotonde, antiche: le condrule sono tra gli oggetti più misteriosi e affascinanti del sistema solare primordiale.

Ma dietro alla loro forma semplice si cela una delle più grandi challenge della Scienze Planetarie: come si sono formate queste “gocce spaziali”?

Cosa sono le condrule

Le condrule (dal greco chondros, “grano”) sono inclusioni di forma sferica composte principalmente da minerali silicatici (olivina e pirosseni), circondati da una matrice vetrosa (mesostasi). Sono abbondanti nelle condriti, un tipo di meteoriti non differenziate che costituiscono circa l’86% di quelle ritrovate sul pianeta.

Le dimensioni variano da 0.1 a 1 mm, anche se sono state osservate condrule superiori a 1 cm, e si sono formate circa 4.56 miliardi di anni fa, vale a dire poco dopo la nascita del Sole. È proprio per questo motivo che queste piccole sfere rappresentano una testimonianza diretta dei primi stadi di formazione del sistema solare.

Dove si osservano

Le condrule si trovano in meteoriti condritiche (soprattutto H, L, LL e carbonacee), in alcune micrometeoriti e anche nelle IDPs (Interplanetary Dust Particles – particelle di polvere interplanetaria).

Non si trovano mai sulla Terra (se non come materiale extraterrestre). Sono quindi esclusive del materiale primordiale del Sistema Solare.

Come si formano le condrule?

La loro formazione è uno dei temi ancora più dibattuti nella cosmochimica e nella mineralogia planetaria. Le caratteristiche fisico-chimiche suggeriscono che si sono originate attraverso rapidi riscaldamenti e successivi raffreddamenti di materiale solido (come polvere o frammenti rocciosi) nel disco protoplanetario.

Il modello di formazione più accreditato prevede una serie di eventi di fusione flash, dove frammenti di polvere vengono portati a temperature di 1700–2100 K (1400–1800 °C) per pochi minuti e poi raffreddati rapidamente (tra 10 e 1000 K/ora).

Durante questo processo, accadono degli importanti cambiamenti. Tanto per cominciare, la polvere viene fusa parzialmente o completamente; durante il raffreddamento si formano cristalli di olivina e pirosseno (costituenti principali delle condrule). Inoltre, la matrice vetrosa si solidifica intrappolando altri minerali, bolle e inclusioni (mesostasi).

Cosa ha causato questi riscaldamenti improvvisi?

Anche per questo processo sono stati varati diversi modelli. Li riassumiamo molto brevemente di seguito:

• Shock waves nel disco protoplanetario, ossia onde d’urto causate da instabilità gravitazionali, onde spiraliformi o passaggi di planetesimi.
• Impatti tra planetesimi. Piccoli corpi in collisione generano schizzi di lava che si solidificano in gocce sferiche.
• Irraggiamento solare (X-wind model). In questo modello, i materiali vengono espulsi vicino al Sole e poi ricondensati.

Ancora oggi non esiste un consenso univoco: molti scienziati concordano che, probabilmente, più meccanismi hanno agito contemporaneamente in diverse regioni del disco protoplanetario e quindi non c’è un processo che prevale su un altro.

L’importanza delle condrule

Queste sfere primordiali sono testimoni diretti dei processi di formazione planetaria. Studiarle significa indagare le condizioni fisiche e chimiche del disco solare primordiale, capire i tempi di formazione dei solidi planetari, conoscere la composizione isotopica della materia esistente prima dei pianeti e anche le prime differenziazioni chimiche tra materiali interni ed esterni del Sistema Solare.

Quante tipologie conosciamo?

Le condrule si classificano in base a composizione, struttura interna e texture. Le principali tipologie sono:

• Condrule porfiriche: contengono cristalli ben formati (olivina e pirosseno) immersi in una mesostasi. In base al minerale prevalente, si distinguono in  PO (Porphyritic Olivine) le POP (Porphyritic Olivie-Pyroxene) e le PP (Porphyritic Pyroxene).
• Condrule Barred Olivine (BO): presentano bande parallele di cristalli di olivina, molto caratteristiche;
• Condrule Criptocristalline: i minerali sono molto minuti e non sono visibili ad occhi nudo;
• Condrule Radiali (RP): cristalli disposti a raggiera da un centro comune.

Le tessiture, in particolare, riflettono la velocità di raffreddamento e la quantità di fusione, e sono quindi utili per ricostruire le condizioni termiche durante la formazione.

Il mistero delle condrule sulla Luna e su Marte

Le condrule sono tipiche dei corpi non differenziati, ovvero tutti quei corpi che non si sono organizzati in strati come nel caso della Terra: nei pianeti e nelle lune, che hanno subito fusione interna e differenziazione chimica, le condrule non si formano.

Tuttavia, frammenti di meteoriti a condrule sono stati ritrovati sulla Luna, nei campioni recuperati dalla missione Apollo, e persino su Marte (come ci mostrano le foto del rover Spirit, nella regione di Gusev).

Il mistero è presto svelato.

Si trattava però di meteoriti cadute sulla superficie della Luna e di Marte, non sono quindi materiali che si sono formati in questi luoghi!

Conclusione

Le condrule sono molto più che semplici sfere fuse: esse racchiudono gli ingredienti del Sistema Solare e ci riportano in un tempo lontano, dove il Sole era solo una stella neonata circondata da un disco incandescente di gas e polvere. Studiare questi materiali cosmici ci permette di conoscere le origini dei pianeti e anche della Terra.

Non è bello pensare che le meteoriti siano dei “messaggi in bottiglia” che l’universo ci invia quotidianamente?

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Fonti

1. Scott, E.R.D. (2007). “Chondrites and the Protoplanetary Disk.” Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 35: 577–620.
2. Hewins, R.H. et al. (2005). Chondrules and the Protoplanetary Disk. Cambridge University Press.
3. Desch, S.J. & Connolly, H.C. (2002). “A model of the thermal processing of particles in solar nebula shocks.” Meteoritics & Planetary Science, 37(12): 183–207.
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Articolo di: Giovanni Fanelli