La Nascita del Sistema Solare

Un gruppo di ricercatori coordinati dal Massachusetts Institute of Technology (Mit), studiando campioni incontaminati di antichi meteoriti, ha ricostruito il processo di formazione del Sistema solare e calcolato con precisione il periodo in cui la nube originaria di gas e polveri ha dato origine al Sole e ai pianeti.

Circa 4,6 miliardi di anni fa un’enorme nube di idrogeno gassoso e polveri è collassata per effetto della gravità, appiattendosi alla fine in un disco chiamato nebulosa solare. La maggior parte del materiale interstellare si è concentrato al centro del disco per formare il Sole, mentre parte del gas e la polvere rimanente si è condensata formando i pianeti e il resto del Sistema Solare. Ora gli scienziati del MIT insieme a loro colleghi hanno stimato la durata della nebulosa solare, una fase fondamentale durante la quale ha preso forma gran parte dell’evoluzione successiva del Sistema Solare.

Questa nuova stima suggerisce che i giganti gassosi Giove e Saturno debbano essersi formati entro i primi 4 milioni di anni della nascita del Sistema Solare. Di conseguenza a quel punto devono avere completato la migrazione dalle loro posizioni originali. “Sono successe tante cose proprio ai primordi della storia del Sistema Solare”, afferma Benjamin Weiss del MIT. “Naturalmente i pianeti si sono evoluti in seguito, ma la struttura a grande scala del Sistema Solare è stata stabilita essenzialmente nei primi 4 milioni di anni”. Weiss e Huapei Wang, primo autore dello studio, riportano i risultati su Science.

Studiando l’orientamento magnetico in campioni di antichi meteoriti che si sono formati 4,653 miliardi di anni fa, il team ha determinato che la nebulosa solare è durata circa 3 o 4 milioni di anni, una stima più precisa delle precedenti, che individuavano il periodo di vita della nebulosa tra 1 e 10 milioni di anni. Il team ha realizzato questo risultato analizzando accuratamente angriti, tra le più antiche rocce planetarie. Le angriti sono rocce ignee, molte delle quali si ritiene si siano formate sulla superficie di asteroidi molto presto nella storia del Sistema Solare e poi si siano rapidamente raffreddate, congelando le loro proprietà originali sul posto.

Gli scienziati ritengono le angriti testimoni eccezionali del Sistema Solare giovane, dal momento che le rocce contengono una grande quantità di uranio, che può essere utilizzato per determinare la loro età. Weiss ed i suoi colleghi hanno analizzato 4 angriti che sono cadute sulla Terra in tempi e luoghi diversi, scoperte in Argentina, Brasile, Antartide e Deserto del Sahara. Tutti i meteoriti sono ben conservati, non essendo stati sottoposti a modifiche sostanziali di composizione sin dalla loro formazione. Sono stati classificati come angriti solo 12 meteoriti.

Il team ha ottenuto campioni dei quattro meteoriti. Misurando il rapporto tra uranio e piombo in ogni campione, studi precedenti avevano determinato che i tre più antichi si erano formati 4,653 miliardi di anni fa. I ricercatori in seguito hanno analizzato in laboratorio le rocce con il magnetometro di precisione del Laboratorio di Paleomagnetismo del MIT, rilevando impronte fossili di una magnetizzazione molto bassa, a indicare che era presente un campo magnetico molto piccolo quando le angriti si sono formate.

Nello specifico il team ha scoperto che la magnetizzazione residua delle angriti potrebbe essere stata prodotta da un campo magnetico estremamente debole (di non oltre 0.6 microtesla) 4,653 miliardi di anni fa, o circa 4 milioni di anni dopo la nascita del Sistema Solare.

Nel 2014 il gruppo di Weiss ha analizzato altri antichi meteoriti formatisi nei primi 2 o 3 milioni di anni del Sistema Solare e ha trovato tracce di un campo magnetico tra 10 e 100 volte più forte. “Si prevede che una volta che il campo magnetico calò di un fattore tra 10 e 100 nel Sistema Solare interno, e ora lo abbiamo dimostrato, la nebulosa solare sia scomparsa davvero velocemente, entro 100.000 anni”, ha detto Weiss. “Così anche se non fosse scomparsa entro 4 milioni di anni, stava praticamente per esaurirsi”.

Ora che gli scienziati hanno un’idea migliore della durata della nebulosa solare, possono indagare su come si siano formati i pianeti giganti come Giove e Saturno. Le ipotesi sono sostanzialmente due. Una ritiene che i pianeti giganti si siano formati in seguito a collasso gravitazionale di gas in condensazione, come è accaduto per il Sole. L’altra teoria suggerisce che siano sorti in un processo a due fasi chiamato accrescimento del nucleo, per cui frammenti di materiale si fondono insieme per formare in seguito corpi più grandi. Una volta che questi oggetti sono diventati abbastanza massicci, attraggono per effetto della gravità enormi quantità di gas fino a formare un pianeta gigante.

Secondo le teorie i pianeti giganti nati in seguito a collasso gravitazionale di gas dovrebbero avere completato la loro formazione entro 100.000 anni.
Si ritiene che l’accrescimento del nucleo, al contrario, impieghi molto più tempo, nell’ordine tra 1 e vari milioni di anni. Weiss afferma che se la nebulosa solare è collocabile temporalmente nei primi 4 milioni di anni della formazione del Sistema Solare, questo supporta lo scenario di accrescimento del nucleo.

“I giganti gassosi devono essersi formati entro 4 milioni di anni dopo la formazione del Sistema Solare”, conclude Weiss. “I pianeti si spostavano dappertutto, spostandosi di parecchio verso l’intero o l’esterno, e si ritiene che tutto questo movimento sia stato guidato da forze gravitazionali del gas. Stiamo affermando che tutto ciò è accaduto nei primi 4 milioni di anni”.
[ Barbara Bubbi ]

http://news.mit.edu/2017/scientists-estimate-solar-nebulas-lifetime-0209

Image: NASA/JHUAPL