I primi milioni di anni del sistema solare

Cari ragazzi questo approfondimento è dedicato a Francesco Burcut che, zitto, zitto, riflette, alza la mano, aspetta educatamente il suo turno e poi chiede "cose difficili": "Ma insomma Prof. perché si chiamano numeri immaginari, quelli non reali?", non l'ho dimenticata questa...
In questo approfondimento parliamo dell'origine del nostro sistema solare. Fino ad una decina di anni fa si pensava che il nostro sistema planetario, originatosi 4,567 miliardi di anni fa, si fosse formato lentamente. Dal disco di polveri e gas ruotanti intorno al Sole nascente, si sarebbero formati prima i planetesimi, aggregati rocciosi di decine e centinaia di chilometri di diametro, poi, dalle collisioni e dall'aggregazione di questi, si sarebbero originati i pianeti. Una volta raggiunte dimensioni ragguardevoli anche la gravità esercitata dai pianeti nascenti sarebbe aumentata al punto tale da poter pulire l'orbita di rivoluzione e da far sì che si formassero un nucleo di metallo liquido ribollente e un mantello di silicati. Il tutto sarebbe avvenuto nei primi 500 milioni di anni di esistenza del nostro sistema solare.
Un meteorite, denominato Allende, ha rivoluzionato, però, tutta questa teoria! Un oggetto infuocato delle dimensioni di un'automobile, lanciato ad una velocità di circa 16 km/s, si è frantumato nel febbraio del 1969 vicino alla città di Pueblito de Allende nello stato messicano di Chihuahua, fornendo agli scienziati decine di pezzi di una delle più antiche rocce del sistema solare. Studiando la composizione dei frammenti di Allende i geologi hanno trovato qualcosa di inaspettato, le tracce di un antico campo magnetico.

Cosa c'era dentro un planetesimo.
(https://www.scientificamerican.com/sciam/cache/file/6193297A-C80F-4BCA-A21683DE2EBDCEB2_source.jpg)

All'interno di un corpo roccioso, i metalli pesanti, come ferro e nichel, sprofondano e formano spesso un nucleo liquido. Il metallo liquido in movimento può diventare una dinamo magnetica e generare un campo magnetico, proprio come quello della Terra. Se la roccia si solidifica nuovamente, le tracce della magnetizzazione restano impresse nella struttura metallica. Semplificando molto, è come se i campi magnetici degli atomi metallici rimanessero orientati tutti "nella stessa direzione". Ma questi campi magnetici avrebbero dovuto originarsi solo all'interno di pianeti già abbastanza grandi, non all'interno di planetesimi, come era Allende. Gli scienziati, però, hanno scoperto che all'interno dei planetesimi c'era un isotopo instabile dell'alluminio, 26Al. Le radiazioni prodotte dal decadimento radioattivo di questo elemento avrebbero potuto riscaldare i planetesimi al punto tale da fondere i metalli. Il metallo pesante si sarebbe così separato dai silicati e l'esterno sarebbe stato raffreddato dalle basse temperature dello spazio. Molto tempo prima di quanto si pensasse, i nuclei metallici dei futuri pianeti erano già formati. Infatti, i planetesimi si formarono nei primi milioni di anni di vita del sistema solare.
Così i planetologi hanno cominciato a cercare prove di questa nuova visione della nascita del sistema solare, non più lenta e graduale, ma veloce e violenta. Le prove sono state trovate usando due potenti strumenti di ricerca: i telescopi e il processo di decadimento radioattivo. Osservando con i potenti telescopi attuali i dischi di polvere spaziale da cui si formano le stelle, gli scienziati hanno stimato che questi dischi durano circa 3 milioni di anni. Si pensava che occorressero centinaia di milioni di anni per la formazione di pianeti, ma non sembra essere così. Inoltre, grazie agli elementi radioattivi, si riesce a stabilire da quanto è in "vita", per così dire, una roccia. Infatti, il tasso di diminuzione della quantità di un atomo radioattivo, che decade trasformandosi in un altro elemento, è ben noto (leggi anche Misurare il tempo senza orologi.). Misurando, quindi, la quantità di certi elementi radioattivi contenuti in meteoriti provenienti dalla Luna, da Marte e da altre parti del nostro sistema solare si può capire da quanto tempo esistono queste rocce. Le misurazioni isotopiche hanno stabilito che rocce come Allende risalgono a 500 mila anni dopo la formazione del disco protoplanetario che ha originato il sistema solare. Il sistema solare si è formato molto più velocemente del previsto.

Il meteorite Allende precipitato in Messico nel 1969.
(https://en.wikipedia.org/wiki/Allende_meteorite#/media/File:AllendeMeteorite.jpg)

Dallo studio della composizione di Allende si è concluso che l'energia per fondere il metallo all'interno dei planetesimi è stata prodotta non solo dalle radiazioni emesse dall'26Al, ma anche dalle collisioni tra le migliaia di planetesimi che affollavano il disco protoplanetario del Sole. La fusione dei nuclei metallici di questi planetesimi ha portato alla magnetizzazione permanente delle rocce successivamente raffredatesi. Adesso si cercano altre prove di questo autoscontro tra planetesimi agli albori del sistema solare. Per questo è stata progettata una missione su Psyche, uno degli asteroidi della fascia che si trova tra Marte e Giove. Questo asteroide è composto prevalentemente da ferro e nichel, proprio come il nucleo del nostro pianeta e l'analisi della magnetizzazione dei metalli di Psyche ci fornirà informazioni sull'origine del nucleo terrestre. Se i programmi verranno rispettati la sonda verrà lanciata nel 2023 e arriverà sull'asteroide nel 2030. Tutto per un pezzo di roccia caduto sulla Terra...

Referenze

Linda T. Elkins-Tanton (2017) L'autoscontro del sistema solare. Le Scienze, 582: 36-43.

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)