Rappresentazione della collisione tra Giove e un protopianeta massiccio nel nascente Sistema solare. Crediti: K. Suda & Y. Akimoto / Mabuchi Design Office; Astrobiology Center, Japan
Un colossale scontro frontale tra Giove e un pianeta in via di formazione all’alba del Sistema solare, circa 4.5 miliardi di anni fa, potrebbe spiegare la sorprendente difformità del campo gravitazionale del pianeta, osservata dalla missione Juno della Nasa negli ultimi tre anni. Il risultato è stato pubblicato su Nature da una collaborazione internazionale guidata da Shang-Fei Liu dell’università cinese Sun Yat-sen, a cui ha partecipato anche l’italiano Andrea Isella, ricercatore della Rice University di Houston, Usa.
Le rilevazioni della sonda Juno hanno mostrato come il campo magnetico del pianeta si presenti a spot, alternando regioni in cui l’intensità è molto elevata con altre in cui è invece assai debole. Un’evidenza che indica come il nucleo del pianeta – la cui rotazione genera il campo magnetico – sia meno denso e più esteso di quel che ci si aspettava.
Le teorie sulla formazione planetaria prevedono che Giove all’inizio fosse un pianeta denso – roccioso o ghiacciato – che ha progressivamente raggrumato attorno a sé la sua spessa atmosfera, rastrellandola nel disco di gas e polveri in cui è nato il Sole primordiale.
Cosa poteva avere sconvolto a tal punto quel nucleo denso? Nonostante sia facile immaginare che nell’epoca della formazione del Sistema solare siano avvenute molte catture gravitazionali di planetesimi più piccoli da parte di corpi più grandi, Isella racconta di avere inizialmente accolto con scetticismo l’idea di Shang-Fei, in precedenza suo collaboratore, secondo cui la causa poteva essere un gigantesco impatto che aveva spappolato il nucleo, stemperandolo negli strati superiori, meno densi.
Andrea Isella (sx) e Shang-Fei Liu (dx). Crediti: Rice University
«Mi sembrava un’eventualità remota, tipo una probabilità su un milione di miliardi», ricorda Isella. «Ma Shang-Fei mi ha convinto, calcoli alla mano, che non era così improbabile».
Grazie a migliaia di simulazioni al computer, il gruppo di ricerca ha calcolato che Giove, nei suoi primi pochi milioni di anni di “vita”, aveva il 40 per cento di probabilità di fagocitare un “embrione planetario”. Inoltre, a causa della sua elevata massa, il gigante gassoso aveva più probabilità di attirare un planetesimo in un impatto frontale, piuttosto che catturarlo in un’orbita radente e “digerirlo” con più calma, disgregandolo già negli strati superiori dell’atmosfera.
Lo scenario di collisione è diventato ancora più convincente con i risultati delle simulazioni dell’ipotetico impatto, che mostravano come una collisione avrebbe influenzato il nucleo di Giove. Tenendo conto che corpi approssimativamente delle dimensioni della Terra sarebbero stati sbriciolati completamente prima di arrivare al nucleo di Giove, in base alle simulazioni i ricercatori hanno dedotto che, per ottenere un profilo di densità del nucleo simile a quello misurato ora dalla sonda Juno, lo scenario più plausibile è quello dello scontro frontale con un planetesimo dieci volte più massiccio della Terra.
Simulazione degli effetti di un imponente impatto sul nucleo del giovane Giove. Crediti: Shang-Fei Liu/Sun Yat-sen University
Un bella botta, i cui effetti si protrarranno a lungo. Anche se l’impatto è avvenuto 4.5 miliardi di anni fa, «ci potrebbero volere ancora molti, molti miliardi di anni affinché gli elementi più pesanti tornino a formare un nucleo denso, sotto le condizioni impostate dal nostro studio», conclude Isella.
Per saperne di più:
- Leggi lo studio pubblicato su Nature “The formation of Jupiter’s diluted core by a giant impact“, di Shang-Fei Liu, Yasunori Hori, Simon Müller, Xiaochen Zheng, Ravit Helled, Doug Lin e Andrea Isella
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