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Sistema solare dal sasso al pianeta – Uno studio pubblicato su Nature illustra una nuova teoria sull’origine dei giganti gassosi del nostro sistema solare

Sistema solare

Sistema solare dal sasso al pianeta – Piccole rocce della misura di pochi centimetri potrebbero essere all’origine della formazione dei giganti gassosi del nostro sistema solare.

Secondo gli autori di uno studio pubblicato su Nature, i grandi pianeti come Giove e Saturno si sarebbero formati a partire da minuscole rocce emerse dal disco di polvere e ghiaccio che ruotava intorno al Sole subito dopo la sua formazione, 4,5 miliardi di anni fa.

“È davvero un cambiamento di paradigma nello studio della formazione dei pianeti”, sostiene Harold Levison, planetologo del Southwest Research Institute di Boulder, in Colorado, e principale autore della ricerca.

Secondo la teoria predominante fino a qualche tempo fa, le particelle di polvere e ghiaccio si sarebbero lentamente aggregate formando oggetti stabili, di circa un chilometro di diametro; questi a loro volta si sarebbero fusi fino a raggiungere una massa sufficiente da poter reggere un “mantello” gassoso. La teoria aveva però un limite: il processo era troppo lento per potersi esaurire nel giro di pochi milioni di anni, prima che il disco primordiale attorno al Sole si fosse completamente consumato.

Nel 2012, gli studiosi svedesi Michiel Lambrechts e Anders Johansen hanno avanzato una nuova teoria, detta pebble accretion, traducibile con “accumulo di ciottoli”. Questo modello, rispetto al precedente, permetteva di spiegare la formazione dei nuclei planetari in tempi molto più brevi: l’attrito del gas presente nel disco primordiale avrebbe rallentato le minuscole rocce che ruotavano intorno al Sole, permettendo loro di aggregarsi fino a formare i nuclei dei pianeti gassosi.

Il modello però non era perfetto. Le simulazioni al computer hanno mostrato che, se la teoria di Lambrechts e Johansen fosse esatta, dal sistema solare primordiale sarebbero emersi centinaia di corpi celesti delle dimensioni comparabili a quelle della Terra, invece della manciata di oggetti più grandi (circa dieci volte la massa del nostro pianeta) che avrebbero poi costituito il nucleo dei giganti gassosi. “È un esito ‘democratico’ che non rispecchia l’effettiva formazione dei pianeti”, commenta Chris Ormel, astronomo all’Università di Amsterdam.

Il team di Levinson ha risolto il problema concedendo più tempo all’aggregazione delle piccole rocce. “Nelle nostre simulazioni”, spiega Katherine Kretke, astronoma del Southwest Research Institute e coautrice dello studio, “permettiamo ai planetesimi di accrescersi interagendo e scontrandosi tra loro”.

Nelle simulazioni, i planetesimi appena più grandi tendevano a scalzare dal disco orbitante quelli più piccoli , restando così soli a ingrandirsi accumulando materiale. “È come una cucciolata”, commenta Levinson, “in cui il più piccolo viene messo da parte dai fratelli maggiori, che così riescono a nutrirsi e a crescere a sue spese”.

A seconda delle condizioni di partenza, le simulazioni condotte dal team di Levinson hanno prodotto un numero di giganti gassosi compreso tra uno e quattro, quantità che calza a pennello se pensiamo a quelli presenti nel nostro sistema solare: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

I risultati delle simulazioni si sposano anche con un’altra teoria esistente, il cosiddetto modello di Nizza, che descrive come i giganti gassosi abbiano iniziato a interagire tra loro una volta raggiunta la dimensione attuale. “In pratica descriviamo come è cominciato il processo del modello di Nizza”, commenta Levinson.

Secondo Johansen, “il modello risolve un importante problema nella teoria della pebble accretion”. L’astronomo svedese ritiene che ora la ricerca potrebbe essere applicata anche allo studio degli eventuali giganti gassosi esterni al nostro sistema solare.

Una sfida ancora diversa, aggiunge Levinson, sarebbe applicare il modello anche per dar conto della diversità dei cosiddetti pianeti terrestri, o rocciosi, del nostro sistema solare. In un articolo pubblicato ad aprile dalla rivista Science Advances, Johansen e colleghi suggeriscono appunto che la pebble accretion possa spiegare anche la formazione del nucleo di Marte e di altri pianeti rocciosi.

Fonte: nationalgeographic.it