IL G.A.T. A BIOASTRONOMY'96


Il G.A.T. di Tradate presenta, alla grande conferenza internazionale BIOASTRONOMY'96, che si svolge a Capri dal 1 al 5 Luglio, un poster relativo ad uno studio sulle conseguenze chimiche dell'impatto della cometa Shoemaker-Levy con Giove.
Ecco il testo originale (in inglese - la traduzione in italiano alla fine della pagina) dell'Abstract che comparira' sugli atti del congresso.


July 1-5, 1996
BIOASTRONOMY'96 ( Poster section\Comets)

ORGANIC SYNTHESIS DURING THE IMPACT OF COMET SL-9 WITH JUPITER.

C.GUAITA and R. CRIPPA( G.A.T. Astronomical Center \Merate Obs.)
F.MANZINI( S.A.S. Obs.\Merate Obs)

A cometary material that enter a gaseous planet, is forced to react with its totaly reductive atmosphere. This process is favored by a high impact temperature and by the catalytic action of metallic compounds released by the comet. We believe formaldeyde (HCHO) is one of the principal reactive molecules a comet can release during a collision with a planet. We derive this idea from the behaviour of comet SL-9. Really, a lot of spectroscopic studies have shown the presence of CO ( carbon monoxide) over many SL-9\Jupiter impacts. Nevertheless this molecule was never detected before the collision, even if CO, because its low boiling point (82K), has to remain in gaseous form also at a distance of 5,5 A.U. ( tipical of SL9) or more ( at 5,5 U.A. the equilibrium temperature of a typical cometary nucleus, rotating with an albedo of 0.04, is 120K). On the contrary, CO has been detected at radio wavelenghs in other comets ( SW1, Hale-Bopp) whose distance was similar to that of SL-9. The absence of CO spectroscop ic signature before the impacts makes rather doubtful the fact that gaseous CO could be originally present . So, we think CO was produced during the impacts, by a chemical mechanism from a parent compound. We identify it in POM ( polyoxymethylene) a well known HCHO polymer discovered in Halley nucleus. But POM is a thermally unstable compound and, when heated up, reforms HCHO. We simulated this process in laboratory trough a TGA analysis of synthesized POM: in this way it was observed that the decompositi on speed increased rapidly as a function of the temperature, becoming almost instantaneous at 700K . In any case, the impact temperatures of SL-9 were much higher than 1200K. At the measured temperature the HCHO could not exist in molecular form, as it was dissociated or reacted with Jupiter's reductive atmosphere. When, as in the SL-9 case, the temperature exceeds 1200K, the most probable result is the HCHO dissociation in a mixture of CO and H2. So, the fact that CO has been spectroscopically detecte d during the impacts, represents the best evidence of HCHO release. But, in the case the temperature doesn't exceed 1200K ( minor impacts, comets with geometric path different from SL-9) HCHO will not totally dissociate in CO, but can produce a complexe mixture of organic molecules. Reaction with H2 is primary possible and the result is the formation of a spectroscopically detectable molecule such as Methanol (CH3OH). Inside the ammonia (NH3) layer it is quite possible the formation of iminic compounds, wich can be reduced to amines by hydrogen or, at higher temperature, can polymerize in resinous and coloured material with hight UV absorbance ( such as the one measured on the SL9 black plumes). Finally HCHO can also react with HCN ( an other molecule released by SL9 during the impacts) to produce, in presence of H2O ( of cometary or planetary origin), some simple aminoacidic material.


Questa e', invece, la traduzione in Italiano.

BIOASTRONOMY'96
(Sezione Poster\Comete)


SINTESI DI COMPOSTI ORGANICI DURANTE L'IMPATTO DELLA COMETA SL9 CON GIOVE

R. Crippa e C.Guaita ( G.A.T. Astronomical Center\TRADATE)
F.Manzini ( S.A.S. Osservatorio\SOZZAGO)

Un materiale cometario che precipita su un pianeta gassoso, e' costretto a reagire con la sua atmosfera di tipo riducente ( ossia ricca di idrogeno). Questo processo e' favorito dalle alte temperature d'impatto e dall'azione catalitica dei composti metallici rilasciati dalla cometa stessa. Noi riteniamo che la formaldeide ( HCHO) sia una delle principali molecole che una cometa possa rilasciare quando viene a collidere con un pianeta. Questa idea ci deriva dal comportamento della cometa Shoemaler-Levy. In effetti, molteplici studi spettroscopici hanno mostrato, al di sopra di molte delle cicatrici degli impatti SL9\Giove, la presenza di CO ( ossido di Carbonio). Tuttavia, questa molecola non e' MAI stata rivelata PRIMA della collisione, anche se il CO, a causa del suo bassissimo punto di ebollizione ( - 190C), dovrebbe ritrovarsi in forma gassosa anche alla distanza di 5,5 U.A. ( tipica della SL9) : a 5,5 U.A. e' infatti facile calcolare che la temperatura di un nucleo cometario classico ( diciamo tipo Halley, quindi con un albedo di 0,04) non puo' essere inferiore a -150C ( Fig. 1). Al contrario, il CO e' stato rivelato nel radio su altre comete ( SW1, Hale-Bopp) posizionate a distanze paragonabili a quelle della SL9. Ne deduciamo che l'assenza di indizi spettroscopici della presenza di CO prima degli impatti, rende molto improbabile che questa molecola fosse inizialmente presente nella SL9 in forma gassosa. Quindi, noi riteniamo che il CO ritrovato sulle cicatrici degli impatti SL9\Giove, si sia formato da un qualche tipo di meccanismo chimico a partire da una molecola originaria piu' complessa. Questa molecola si puo' identificare nel POM ( poli-ossimetilene) un polimero della formaldeide ben noto nei nuclei cometari, in quanto scoperto dalla sonda Giotto nel nucleo della cometa di Halley. Ma il POM e' un composto poco stabile alle alte temperature e, quando riscaldato, si decompone riformando HCHO ( formaldeide) ( Fig.2 ) . Noi abbiamo simulato questo processo in laboratorio mediante una s erie di analisi termogravimetriche ( TGA) su un campione sintetico di POM : in questo modo abbiamo potuto verificare che la velocita' di decomposizione del POM aumenta rapidamente all'aumentare della temperatura, fino a diventare quasi istantanea attorno ai 500C( Fig.3). Una temperatura ben inferiore a quella misurata sugli impatti SL9\Giove, dove, di sicuro, si e' superato anche il valore qualche migliaio di C.. Questo e' importante perche', a temperatura maggiore di 1000C, neanche la HCHO ( form aldeide) puo' resistere in forma molecolare . Il risultato piu' probabile di questa decomposizione e' la dissociazione dell' HCHO ( Fig.4) in una miscela di CO e H2 (idrogeno). Quindi, il fatto che il CO sia stato rivelato spettroscopicamente durante ogni impatto ( Fig. 5 ) su cui e' stato cercato, rappresenta, secondo noi, l'evidenza migliore del rilascio di grandi quantita' di HCHO. Nel caso pero', che la temperatura di impatto di una cometa con Giove non superi i 1000C ( frammenti di piccole dimension i, percorso di impatto diverso da quello della SL9), l'HCHO non potra' dissociarsi totalmente in CO e H2 e tendera', piuttosto, a reagire con i gas dell'atmosfera di Giove producendo una complessa miscela di molecole organiche. La reazione primaria piu' probabile e' quella con l'H2 ( idrogeno) di Giove ( non fosse altro perche' e' il gas principale della sua atmosfera) : il risultato sara' la formazione di alcool metilico ( CH3OH) una molecola perfettamete rivelabile spettroscopicamente. All'interno dell o strato nuvoloso gioviano di NH3 ( ammoniaca) e' pero' anche pensabile la formazione di composti imminici che possono essere ridotti ad ammine dall'idrogeno gioviano oppure, ad alta temperatura, possono polimerizzare dando materiali resinosi e colorati ad alto assorbimento nell'UV ( ultravioletto) ( non a caso le cicatrici scure degli impatti SL9\Giove avevano un grande assorbimento nell'UV). La HCHO, pero' puo' anche reagire con l'HCN ( acido cianidrico), che la stessa cometa rilascia durante gli impatti (ne e' stato rivelato in abbondanza sulle cicatrici della SL9): in questo caso, in presenza di NH3 ( ammoniaca) ed H20 ( acqua di provenienza gioviana o cometaria) si potrebbe addirittura arrivare alla formazione di semplici amminoacidi. *

*Nota degli autori : in realta', la recente sorprendente scoperta effettuata dal Probe della sonda Galileo, che Giove e' un pianeta assai povero di acqua, rende piuttosto improbabile questa ultima possibilita'.


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