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Ricostruita la formazione del sistema solare

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La formazione del sistema solare è ancora abbastanza dibattuta e ancora molto si deve scoprire sui vari processi che hanno portato all’attuale composizione.

Oggi gli scienziati ritengono che il sistema solare abbia avuto origine circa 5 miliardi di anni fa, quando un immensa nube di gas e polveri, ruotando nello spazio, iniziò ad addensarsi collassando e formando una protostella che in seguito avrebbe avviato i processi di fusione diventando la stella che conosciamo, il Sole.

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Dal Sole, a causa della forza centrifuga generata dalla rotazione e dei venti solari, si distaccò parte del materiale che andò a costituire i planetesimi che dopo milioni di anni si sono aggregati nei pianeti che osserviamo oggi.

Il materiale originale della nebulosa che non entrò a far parte né del Sole né dei pianeti, costituì satelliti, asteroidi, comete e pulviscolo cosmico.

Formazione del sistema solare, i pianeti giganti

Durante la formazione del sistema solare, i pianeti giganti Giove e Saturno hanno iniziato per primi ad aggregarsi a partire dalle particelle di polveri e gas presenti nel disco protoplanetario.

I due pianeti giganti man mano che hanno aumentato la loro massa, sono migrati sia più vicino che più lontano dal Sole per rimanere in in seguito in orbite gravitazionalmente stabili.

E’ stato proprio durante la formazione del sistema solare che l’effetto gravitazionale di questi due giganteschi pianeti gassosi ha causato un immenso rimescolamento degli altri corpi protoplanetari che si stavano aggregando proprio in quel momento. Questo significa che le posizioni che oggi osserviamo dei molti corpi planetari presenti nel nostro sistema solare non sono quelle che originariamente occupavano.

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Un team di scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno deciso di ricostruire questi la formazione del sistema solare studiando le composizioni isotopiche di diversi gruppi di meteoriti che derivavano tutti dalla fascia degli asteroidi (tra Marte e Giove). 

La cintura degli asteroidi è il luogo di origine di quasi tutti i meteoriti che precipitano sul nostro pianeta, ma il materiale che compone la cintura degli asteroidi si è formato a partire dei resti del materiali presente in tutto il sistema solare. La ricerca è stata pubblicata in Earth and Planetary Science Letters .

Come ha affermato Jan Render, postdoc dell’LLNL e autore principale dell’articolo, la significativa riorganizzazione del primo sistema solare a causa della migrazione dei pianeti giganti ha reso molto complicato scoprire dove si sono formati i corpi planetari.

formazione del sistema solare, la composizione dei meteoriti

Osservando la composizione dei meteoriti provenienti dalla fascia degli asteroidi, i ricercatori stati in grado di stabilire che i loro corpi originari devono essersi aggregati a partire da materiali provenienti da posizioni molto diverse nel sistema solare primitivo.

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Anche se la cintura degli asteroidi è solo una parte molto piccola del del sistema solare, è composta da una collezione di materiali eccezionalmente diversificata. Ad esempio, più famiglie di asteroidi spettroscopicamente differenti sono state identificate all’interno della fascia principale, indicando composizioni chimiche molto diverse tra loro. Inoltre, i ricercatori sono a conoscenza che i meteoriti derivano da circa 100 corpi progenitori distinti nella cintura, che presentano diverse firme chimiche e isotopiche.

Ottenere traccia dei materiali presenti nelle prime fasi della formazione del sistema solare necessita di firme che vengono stabilite durante l’accrescimento del corpo planetario stesso. Le anomalie isotopiche di origine nucleosintetica rappresentano strumenti essenziali perché queste firme rimangono impresse nel materiale che effettivamente si è aggregato per andare a comporre i corpi planetari.

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La formazione del sistema solare e le firme isotopiche

Secondo il chimico del LLNL Greg Brennecka, coautore dell’articolo, se vogliamo sapere come appariva il sistema solare nelle prime fasi della sua esistenza, abbiamo bisogno di uno strumento per ricostruire questa struttura primordiale. I ricercatori hanno trovato un modo per utilizzare le firme isotopiche presenti nei meteoriti per ricostruire l’aspetto del sistema solare in quelle lontane ere.

Il team che ha condotto la ricerca ha prelevato campioni di acondriti basaltiche (meteoriti rocciosi simili ai basalti terrestri) per misurare le loro firme isotopiche nucleosintetiche negli elementi come il neodimio (Nd) e lo zirconio (Zr). 

Il lavoro svolto dal team di ricercatori ha mostrato che questi elementi sono caratterizzati da deficit relativi negli isotopi ospitati da un certo tipo di materiale presolare. Questi dati sono ben correlati con le firme nucleosintetiche osservate in altri elementi, dimostrando che questo materiale che risale alle prime fasi della formazione del sistema solare era distribuito come un gradiente in tutto il sistema solare primitivo.

Render ha concluso spiegando che confrontando queste firme isotopiche con altri proxy per la ricostruzione del sistema solare primitivo, questo collega la posizione di formazione originale dei corpi planetari alle posizioni occupate attualmente. 

“Queste misurazioni” ha aggiunto Render, “ci aiutano a creare una ricostruzione del sistema solare primordiale cosmolocalizzando le orbite di accrescimento dei corpi dei genitori meteoritici“.

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