Il Sistema Solare primordiale aveva un misterioso spazio vuoto

Riportando indietro l'orologio cosmico di qualche miliardo di anni, il nostro Sistema Solare appariva molto diverso da quello odierno

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Il Sistema Solare primordiale aveva un misterioso varco
Il Sistema Solare primordiale aveva un misterioso varco

Riportando indietro l’orologio cosmico di qualche miliardo di anni, il nostro Sistema Solare appariva molto diverso da quello odierno.

Circa 4,5 miliardi di anni fa, il giovane Sole splendeva in modo molto simile a quello attuale, anche se era un po’ più piccolo. Invece di essere circondato da pianeti, era nascosto in un disco vorticoso di gas e polvere. Quel disco è chiamato disco protoplanetario ed è dove alla fine si sono formati i pianeti.

C’era un cospicuo spazio vuoto nel disco protoplanetario del primo Sistema Solare, proprio dove adesso si trovano Marte, Giove e la moderna fascia degli asteroidi. La causa di questo vuoto è un mistero, ma gli astronomi pensano che sia un segno dei processi che hanno governato la formazione dei pianeti.

Un gruppo di scienziati ha pubblicato un articolo in cui si delinea la scoperta di questo antico varco. L’autore principale è Cauê Borlina, un dottorato in scienze planetarie e studente del Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Atmosfera e del Pianeta (EAPS) presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT). 

Grazie a strutture come l’Atacama Large Millimeter/sub-Millimeter Array (ALMA), gli astronomi stanno migliorando nell’osservazione dei sistemi solari più giovani che hanno ancora dischi protoplanetari e stanno ancora formando pianeti. Spesso presentano lacune e anelli evidenti che testimoniano la formazione di pianeti. Ma come questa funzioni esattamente è ancora un mistero.

“Negli ultimi dieci anni, le osservazioni hanno dimostrato che cavità, spazi vuoti e anelli sono comuni nei dischi attorno ad altre giovani stelle”, ha affermato Benjamin Weiss, coautore dello studio e professore di scienze planetarie presso il Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Atmosfera e dei Planetari del MIT. EAPS. 



La prova di una lacuna nel disco protoplanetario del nostro Sistema Solare circa 4,5 miliardi di anni fa deriva dallo studio dei meteoriti.

I campi magnetici del Sistema Solare hanno avuto un effetto sulla struttura dei meteoriti. Il paleomagnetismo ha modellato le minuscole rocce del disco protoplanetario chiamate condrule. Le condrule sono pezzi di roccia rotonda fusa o parzialmente fusa che si sono aggregati in un tipo di meteorite chiamato condriti. Le condriti sono alcune delle rocce più antiche del Sistema Solare.

Quando i condruli si raffreddarono, conservarono una registrazione dei campi magnetici dell’epoca. Questi campi magnetici cambiano nel tempo man mano che il disco protoplanetario si evolve. L’orientamento degli elettroni nei condruli è diverso a seconda della natura dei campi magnetici in quel momento. 

In questo studio, il gruppo ha analizzato le condrule di due meteoriti carboniosi scoperti in Antartide. Il team ha utilizzato un dispositivo chiamato SQUID, o dispositivo di interferenza quantistica superconduttiva a scansione. SQUID è un magnetometro ad alta sensibilità e alta risoluzione utilizzato su campioni geologici. Il team ha utilizzato SQUID per determinare l’antico campo magnetico originale per ogni condrula nei meteoriti.

Lo studio si basa anche su un fenomeno chiamato dicotomia isotopica. Due famiglie separate di meteoriti sono cadute sulla Terra, ciascuna con una composizione isotopica diversa, e gli scienziati hanno concluso che le due famiglie devono essersi formate in tempi e luoghi diversi all’inizio del Sistema Solare. I due tipi sono chiamati carboniosi (CC) e non carboniosi (NC). I meteoriti CC probabilmente contengono materiale proveniente dal Sistema Solare esterno, mentre i meteoriti NC probabilmente contengono materiale proveniente dal Sistema Solare interno. Alcuni meteoriti contengono entrambe le impronte isotopiche, ma è molto raro.

I due meteoriti studiati sono entrambi di tipo CC provenienti dal Sistema Solare esterno. Quando li hanno analizzati, hanno scoperto che i condruli mostravano campi magnetici più forti rispetto ai meteoriti NC che avevano analizzato in precedenza.

Ciò è contrario a quello che gli astronomi pensano accada in un sistema solare giovane.

Man mano che un sistema giovane si evolve, gli scienziati si aspettano che i campi magnetici decadano con la distanza dal Sole. La forza magnetica può essere misurata in unità chiamate microtesla, e le condrule CC hanno mostrato un campo di circa 100 microtesla, mentre le condrule NC mostrano una forza di soli 50 microtesla. Per fare un confronto, il campo magnetico della Terra oggi è di circa 50 microtesla.

Il campo magnetico indica come il sistema solare accumula materiale. Più potente è il campo, più materiale può assorbire. I forti campi magnetici evidenti nei condruli dei meteoriti CC mostrano che il Sistema Solare esterno stava accumulando più materiale rispetto alla regione interna, il che è evidente dalle dimensioni dei pianeti. Gli autori di questo articolo hanno concluso che questa è la prova di un ampio divario, che in qualche modo ha impedito al materiale di fluire nel Sistema Solare interno.

“I gap sono comuni nei sistemi protoplanetari, e ora dimostriamo che ne abbiamo uno anche nel nostro sistema solare”, ha affermato Borlina. “Questo dà la risposta a questa strana dicotomia che vediamo nei meteoriti e fornisce la prova che le lacune influenzano la composizione dei pianeti”, ha aggiunto.

Tutto si combina in prove robuste di un ampio divario inspiegabile nel primo Sistema Solare.

Giove è di gran lunga il pianeta più massiccio, quindi è un buon punto di partenza per capire come tutto ciò si è svolto nel nostro Sistema Solare. Man mano che Giove cresceva, la sua potente gravità potrebbe aver avuto un ruolo. Potrebbe aver spazzato via gas e polvere dall’interno del Sistema Solare verso la periferia, lasciando uno spazio tra esso e Marte nel disco in evoluzione.

Un’altra possibile spiegazione deriva dal disco stesso. I primi dischi sono modellati dai loro stessi potenti campi magnetici. Quando questi campi interagiscono tra loro possono creare venti potenti che possono spostare materiale e creare un divario. La gravità di Giove e i campi magnetici nel protoplanetario potrebbero essersi combinati per creare il divario.

Ma cosa ha causato il divario è solo una domanda. L’altra domanda è: che ruolo ha avuto?In che modo ha contribuito a modellare tutto da quando si è formato oltre quattro miliardi di anni fa?

Secondo lo studio, il divario stesso potrebbe aver agito come una barriera invalicabile che impediva l’interazione dei materiali provenienti da entrambi i lati. All’interno dello spazio vuoto ci sono i pianeti terrestri e all’esterno dello spazio vuoto ci sono i mondi gassosi.

Fonte: Science Advances

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