Storia dell'acqua nel Sistema Solare attraverso il rapporto D/H: dalla nebulosa pre-solare alle comete

Per studiare la storia dell'acqua fino al suo arrivo sulla Terra si utilizza uno "strumento" particolare: il deuterio, l'isotopo stabile con un neutrone dell'atomo di idrogeno. La sua abbondanza relativa all'idrogeno, indicato come \ce{D/H}, viene calcolata tramite il rapporto delle concentrazioni della molecola deuterata con la molecola normale, tenendo conto dei pesi statistici. Da ciò emerge perché si può usare il deuterio per tracciare l'origine dell'acqua: la molecola d'acqua (\ce{H2O}) presenta due atomi di idrogeno che possono essere eventualmente sostituiti, entrambi o solo uno dei due, dal deuterio, dato che le due specie atomiche hanno proprietà chimiche quasi identiche. Prima di poter indagare l'origine degli oceani terrestri è necessario analizzare le fasi evolutive del Sistema Solare e il funzionamento del frazionamento del deuterio. Da ciò si evincono due ipotesi principali che prevedono un apporto di acqua da parte delle comete o da parte degli asteroidi. Si approfondiranno nel dettaglio questi due modelli e i loro problemi. Gli studi attribuiscono una maggior probabilità a un trasporto asteroidale. Tuttavia questa ipotesi non è ancora soddisfacente e verranno analizzate recenti ipotesi che si basano sull'iperattività delle comete e su una presenza sufficiente di idrogeno nei planetesimi terrestri o nelle zone limitrofe alla Terra. Nessuna delle ipotesi ancora è in grado di soddisfare completamente i limiti imposti dal deuterio, mettendo in luce che tale argomento è da approfondire con maggior completezza. Questa tesi si struttura in cinque capitoli: nel primo si studierà l'origine del Sistema Solare, nel secondo si analizzerà nel dettaglio come avviene il frazionamento del deuterio, nel terzo verranno mostrate quali sono le molecole che presentano atomi di deuterio oggi all'interno del nostro sistema planetario, nel quarto si osserveranno le frazioni di deuterio all'interno delle molecole d'acqua presenti nei vari corpi e infine si cercherà di comprendere se l'acqua terrestre possa provenire dalle comete.