Immagini di 6 differenti dischi protoplanetari osservati da Alma. Crediti: S. Andrews, L. Cieza, A. Isella, A. Kataoka, B. Saxton (Nrao/Aui/Nsf), Alma (Eso/Naoj/Nrao)
Nel nostro sistema planetario ci sono otto pianeti. Mercurio, Venere, Terra e Marte sono piccoli e rocciosi, mentre Giove, Saturno, Urano e Nettuno sono giganti, gassosi o ghiacciati. I primi quattro sono estremamente diversi dagli altri, non solo per aspetto ma anche per composizione, per storia evolutiva e per formazione, determinando una naturale distinzione tra Sistema solare interno ed esterno. Siccome tutti i pianeti, sia esterni che interni, si sono formati a partire dallo stesso disco di polveri e gas, le ragioni che hanno portato a una tale separazione devono trovare risposta da qualche parte nella storia della loro formazione: ma quando è avvenuta questa separazione, e perché? Come si può impedire ai materiali del disco interno e di quello esterno di mescolarsi?
Gli autori della nuova ricerca pubblicata su Nature Astronomy, Ramon Brasser del Tokyo Insitute of Technology e Stephen Mojzsis della University of Colorado Boulder, hanno tentato di rispondere proprio a queste domande.
«La spiegazione più probabile per la differenza di composizione» riporta Mojzsis, «è che sia emersa dalla struttura intrinseca del disco di polveri e gas». Tale struttura, secondo gli autori, prevede la presenza di una cosiddetta grande divisione, un anello di spazio vuoto che separava il disco interno da quello esterno. Tale struttura doveva trovarsi oltre la fascia principale di asteroidi, quell’anello di frammenti di roccia che si trova tra l’orbita di Marte e quella di Giove e che idealmente separa le due regioni del Sistema solare.
La grande divisione può essere vista come una linea che divide in due la chimica dei corpi del sistema planetario: muovendosi verso il Sole, nel Sistema solare interno, la maggior parte dei pianeti e degli asteroidi presentano un’abbondanza relativamente bassa di molecole organiche, mentre muovendosi verso l’esterno quasi tutti i corpi celesti sono ricchi in composti a base di carbonio.
È una dicotomia sorprendente, in passato imputata alla presenza di Giove, che con la sua grande massa avrebbe potuto impedire al materiale esterno di viaggiare verso l’interno del Sistema solare, mantenendo ben separate le due porzioni di disco. Ma le simulazioni di Mojzsis e Brasser non sembrano dare gli stessi risultati: Giove è grande e massiccio, ma non così tanto da impedire una parziale migrazione di materiale organico dall’esterno verso l’interno.
I loro modelli prevedono che nei dischi protoplanetari ci possano essere delle regioni in cui la concentrazione di materiale è maggiore e altri in cui è minore. In questo modo la grande divisione sarebbe stata in corrispondenza di un minimo di concentrazione, e avrebbe potuto funzionare come uno spartiacque che divideva il materiale da una parte o dall’altra, dove la maggiore concentrazione – e quindi la maggiore gravità – lo avrebbe potuto attirare a sé. Se la polvere e il gas si trovavano dalla nostra parte della divisione, avrebbero contribuito alla formazione di Marte e Terra; se si trovavano oltre, avrebbero invece contribuito a quella di Giove e Saturno, mantenendo quindi una separazione netta tra le due regioni. Questa ipotesi è in accordo con le osservazioni del radiotelescopio europeo Alma, nell’Atacama in Cile, che in passato ha più volte osservato simili strutture a minimi e massimi di concentrazione nei dischi protoplanetari.
Ma tale spartiacque non sarebbe stato perfetto, e un po’ di materiale organico avrebbe potuto passare verso l’interno, arrivando sul nostro piccolo pianeta e andando a formare i primi blocchi che un giorno sarebbero diventati vita.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “The partitioning of the inner and outer Solar System by a structured protoplanetary disk”, di R. Brasser e S. J. Mojzsis