Che fine ha fatto il silicio su Giove? Dopo decenni è un'antica nana bruna a svelare il mistero
Come in una caccia al tesoro, per decenni gli astronomi hanno cercato, senza mai trovarlo, il silicio nei nostri giganti gassosi Giove e Saturno. Ora sappiamo dove si nasconde e a rivelarlo è stata una vecchissima ed enigmatica nana bruna.
I silicati rappresentano la classe di minerali più diffusa sulla Terra, sia in superficie che all’interno. Si chiamano silicati in quanto sono principalmente costituiti da silicio e ossigeno. I silicati presenti sulla Terra non si sono formati successivamente alla formazione della Terra stessa, ma erano già presenti nel disco protostellare dalle cui polveri (silicati compresi) si è formata la Terra.
Perché non c'è silicio mentre dovrebbe esserci?
I silicati sono minerali che sotto forma di polveri erano presenti nel frammento di nube molecolare dal cui collasso si è formato il Sole con il suo disco protoplanetario e contemporaneamente la sua corte di pianeti.
Anche Giove e Saturno si sono formati con le polveri (silicati compresi) e i gas del comune disco protoplanetario, ma i silicati non sono mai stati osservati.
Una nana bruna svela l'enigma
Le nane brune sono oggetti con massa intermedia tra quella delle stelle e quella dei pianeti, non essendo nè stelle nè pianeti. Sono troppo massicce per essere considerate pianeti, ma troppo poco massicce per essere riusciti ad innescare nel loro nucleo le reazioni di fusione nucleare che ne avrebbero fatto una stella.
Una delle più enigmatiche nane brune finora scoperte è stata chiamata “L’Accidente” proprio per le sue caratteristiche peculiari. Si pensi che è stata scoperta nel 2020 dall’astrofilo, o meglio dal “citizen scientist” Dan Caselden. Con un’età di circa 10-12 miliardi di anni viaggia ad una velocità di 200 km/s.
“The accident” (WISEA J153429.75-104303.3 è il vero nome) è un vero e proprio “fossile” cioè un corpo celeste che si è formato nella preistoria dell’Universo e ne conserva, pressoché inalterate le caratteristiche chimiche.
Studiare “L’Accidente” ci fornisce una finestra da cui guardare l’Universo ai suoi albori.
Il telescopio spaziale James Webb, osservando questa nana bruna, ha scoperto, per la prima volta su una nana bruna, molecole di silano, cioè di silicio che, invece di essere legato ad atomi di ossigeno è legato ad atomi di idrogeno.
Rispetto ai silicati, contenenti il gruppo SiO4, il silano (SiH4) è 16 volte più leggero.
Scoperta questa sensazionale poiché, come sospettato, il silicio è probabilmente presente anche su Giove e Saturno, ma essendo “pesante” sprofonda nell’atmosfera rendendosi invisibile. Differentemente, il silano essendo “leggero” rimane in superficie e quindi rimane visibile alle osservazioni.
Ma allora perché il silano non lo si osserva anche su Giove, Saturno e sugli esopianeti?
L'età fa la differenza
La risposta sta nella diversa età. La nana bruna oggetto dello studio si è formata in un’epoca dell’universo quando l’ossigeno era molto scarso (sarebbe via via aumentato con l’evoluzione delle stelle), per cui il silicio si legava con l’abbondantissimo idrogeno.
Nell’Universo più recente invece il silicio si lega con il più abbondante ossigeno.
Quindi i silicati, finora rimasti invisibili sui giganti del nostro Sistema Solare, ci sono ma sono probabilmente sprofondati negli strati più profondi della loro atmosfera.
Anche se si tratta di corpi non stellari, le nane brune non sono abitabili. Tuttavia, comprenderne la natura e i processi di formazione è di grande aiuto alla comprensione dei processi di formazione degli esopianeti.
Riferimento allo studio
"Silicate precursor silane detected in cold low-metallicity brown dwarf" Jacqueline K. Faherty, et al. Nature 645, 62–66 (2025) https://doi.org/10.1038/s41586-025-09369-1