Perché non ci attacchiamo alla terra con la pancia – o perché la nostra terra non è una super terra

Durante la ricerca di esopianeti gli astronomi notano continuamente che il nostro sistema solare sembra essere chiaramente fuori mano. Non ci sono né “hot Jupiter” (giganti gassosi in prossimità della stella centrale) né super terre (mondi rocciosi con più di tre volte la massa terrestre). All’inizio si pensava che questo potesse essere dovuto al modo di ricerca. Le tecniche utilizzate funzionano particolarmente bene con corpi celesti molto grandi e che orbitano vicino alla loro stella. Nel frattempo, però, la lista degli esopianeti è chiaramente a quattro cifre, e le super-Terre sono ancora la maggioranza. Quindi a cosa dobbiamo il fatto che non dobbiamo strisciare sulla superficie con la pancia a terra e con grande sforzo sotto molteplici gravità terrestri, ma che i nostri antenati una volta erano in grado di imparare a camminare eretti?

Probabilmente è a causa di come si è sviluppato il disco protoplanetario del sole. Anche prima che ci fossero pianeti nel sistema solare, gli anelli si erano formati intorno al sole – bande di polvere e gas che assomigliano agli anelli di Saturno, secondo un nuovo documento. “Qualcosa stava accadendo nel sistema solare che impediva alla Terra di evolversi in un tipo molto più grande di pianeta terrestre, chiamato super-Terra”, dice l’astrofisico André Izidoro della Rice University. Izidoro e i suoi colleghi hanno simulato la formazione del sistema solare centinaia di volte utilizzando un supercomputer. Il loro modello produce anelli come quelli visti intorno a molte stelle giovani e lontane. Hanno anche riprodotto fedelmente diverse caratteristiche del sistema solare non incluse nei modelli precedenti, tra cui:

Una cintura di asteroidi tra Marte e Giove, contenente oggetti del sistema solare interno ed esterno.

  • Le posizioni e le orbite stabili e quasi circolari di Terra, Marte, Venere e Mercurio.
  • Le masse dei pianeti interni, incluso Marte, che sono sovrastimate da molti modelli del sistema solare.
  • La differenza tra la composizione chimica degli oggetti nel sistema solare interno ed esterno.
  • Una regione della Fascia di Kuiper di comete, asteroidi e piccoli corpi oltre l’orbita di Nettuno.

Il modello presuppone che all’interno del disco di gas e polvere del giovane Sole, si siano create tre bande di alta pressione, come osservato nei dischi stellari anulari intorno a stelle lontane. Esse hanno creato serbatoi separati di materiale del disco nel sistema solare interno ed esterno, controllando quanto materiale era disponibile per la crescita dei pianeti nel sistema solare interno. Molte simulazioni precedenti del sistema solare hanno prodotto versioni di Marte che erano fino a 10 volte più massicce della Terra. Il modello prevede correttamente che Marte ha circa il 10% della massa della Terra perché “Marte è nato in una regione di bassa massa del disco”, spiega Izidoro. Il modello fornisce anche una spiegazione convincente per due enigmi cosmochemici del sistema solare: la marcata differenza tra le composizioni chimiche degli oggetti del sistema solare interno ed esterno, e la presenza di ciascuno di essi nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove. Le simulazioni di Izidoro mostrano che l’anello centrale potrebbe spiegare questa dicotomia impedendo al materiale del sistema esterno di entrare nel sistema interno. Le simulazioni rivelano anche che la cintura degli asteroidi si trova esattamente nel posto giusto, con oggetti provenienti sia dalla regione interna che da quella esterna che vi confluiscono.

Un’illustrazione di tre diversi anelli che potrebbero aver formato i pianeti e altre caratteristiche del sistema solare, secondo un modello computazionale della Rice University. L’evaporazione di silicati solidi, acqua e monossido di carbonio nelle linee di sublimazione (in alto) ha causato delle cuspidi di pressione nel disco protoplanetario del Sole che hanno intrappolato la polvere in tre anelli distinti. Quando il Sole si raffreddò, le cuspidi di pressione migrarono verso il Sole, permettendo alla polvere intrappolata di accumularsi in planetesimi delle dimensioni di un asteroide. La composizione chimica degli oggetti dell’anello interno (NC) differisce da quella degli oggetti degli anelli centrale ed esterno (CC). I planetesimi dell’anello interno hanno dato origine ai pianeti del sistema solare interno (in basso), mentre i planetesimi dell’anello medio ed esterno hanno dato origine ai pianeti del sistema solare esterno e alla fascia di Kuiper (non mostrati). La cintura degli asteroidi (in alto al centro) si è formata dagli oggetti NC dell’anello interno (frecce rosse) e dagli oggetti CC dell’anello centrale (frecce bianche). (Immagine: Rajdeep Dasgupta)
Questa immagine dell’osservatorio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mostra un disco attorno ad una giovane stella come una struttura annidata di anelli. (Immagine: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris è un fisico e uno specialista dello spazio. Si è occupato a lungo di questioni spaziali, sia professionalmente che privatamente, e mentre voleva diventare un astronauta, è dovuto rimanere sulla Terra per una serie di motivi. È particolarmente affascinato dal "what if" e attraverso i suoi libri mira a condividere storie avvincenti di hard science fiction che potrebbero realmente accadere, e un giorno potrebbero accadere. Morris è l'autore di diversi romanzi di fantascienza best-seller, tra cui The Enceladus Series.

    Brandon è un orgoglioso membro della Science Fiction and Fantasy Writers of America e della Mars Society.