Introduzione

Nei primissimi giorni del Sistema Solare, la piccola Terra impiegò molto meno tempo a formarsi di quanto pensassimo in precedenza. Secondo una nuova analisi degli isotopi di ferro trovati nei meteoriti, la maggior parte della Terra ha impiegato solo 5 milioni di anni per formarsi, molte volte in meno di quanto suggeriscano i modelli attuali.

La ricerca è stata condotta dagli scienziati dell’Università di Copenaghen e pubblicata su Science Advances.

La formazione dei pianeti

Questa revisione è un contributo significativo alla nostra attuale comprensione della formazione planetaria, suggerendo che i meccanismi possono essere più vari di quanto pensiamo, anche tra pianeti dello stesso tipo, situati nello stesso quartiere – pianeti rocciosi, come Marte e Terra.

Vedi, non siamo davvero sicuri al 100% di come si formino i pianeti. Gli astronomi hanno un’idea generale piuttosto buona, ma i dettagli più fini … beh, sono piuttosto difficili da osservare in azione.

I grandi tratti del processo di formazione planetaria sono legati alla stessa formazione stellare. Le stelle si formano quando un ammasso in una nuvola di polvere e gas collassa su se stesso sotto la sua stessa gravità e inizia a girare. Questo fa sì che le polveri e il gas circostanti inizino a turbinare attorno ad esso, come l’acqua che turbina attorno a uno scarico.

Mentre rotea, tutto quel materiale forma un disco piatto, che alimenta la stella in crescita. Ma non tutto il disco verrà assorbito: ciò che rimane è chiamato disco protoplanetario e continua a formare i pianeti.

Quando si tratta di formazione planetaria, si pensa che piccoli frammenti di polvere e roccia nel disco inizieranno ad avvicinarsi elettrostaticamente. Quindi, man mano che crescono di dimensioni, aumenta anche la loro forza gravitazionale. Cominciano ad attrarre altri gruppi, attraverso interazioni casuali e collisioni, aumentando di dimensioni fino a diventare un intero pianeta.

Per la Terra, si pensava che questo processo avesse richiesto decine di milioni di anni. Ma gli isotopi di ferro nel mantello terrestre, secondo gli scienziati dell’Università di Copenaghen in Danimarca, suggeriscono il contrario.

Credits: Università di Copenaghen

Condriti CI

Nella sua composizione, la Terra sembra essere diversa dagli altri corpi del Sistema Solare. Terra, Luna, Marte, meteoriti – contengono tutti isotopi di ferro presenti in natura, come Fe-56 e Fe-54 più leggero. Ma la Luna, Marte e la maggior parte dei meteoriti hanno tutti abbondanze simili, mentre la Terra ha significativamente meno Fe-54.

L’unica altra roccia che ha una composizione simile a quella terrestre è un raro tipo di meteorite chiamato condriti CI. La cosa interessante di questi meteoriti è che hanno una composizione simile al Sistema Solare nel suo insieme.

Condrite CI – Credits: Università di Copenaghen

Immagina se dovessi procurarti tutti gli ingredienti per una bolognese. Mescolali tutti insieme in un unico grande piatto: quello è il disco protoplanetario e, successivamente, il Sistema solare. Ma se hai sparso i tuoi ingredienti in un gruppo di vasi più piccoli, con proporzioni diverse di ciascun ingrediente, ora hai i singoli pianeti e asteroidi.

Ciò che rende speciali i condriti CI è che, in questa analogia, sono come piccoli vasi contenenti le proporzioni iniziali degli ingredienti per una bolognese completa. Quindi, avere una di queste rocce spaziali a portata di mano è come avere un microcosmo della polvere che turbinava nel disco protoplanetario all’alba del Sistema Solare, 4,6 miliardi di anni fa.

Secondo gli attuali modelli di formazione planetaria, se le cose si mescolassero insieme, le abbondanze di ferro nel mantello terrestre sarebbero rappresentative di un mix di tutti i diversi tipi di meteoriti, con maggiori abbondanze di Fe-54.

Un diverso modello di formazione

Il fatto che la composizione del nostro pianeta sia paragonabile solo alla polvere di CI suggerisce un diverso modello di formazione. Invece di rocce che sbattono insieme, i ricercatori ritengono che il nucleo di ferro della Terra si sia formato presto attraverso una pioggia di polvere cosmica, un processo più veloce dell’accrescimento di rocce più grandi. Durante questo periodo, il nucleo di ferro si formò, assimilando il ferro più antico.

Quindi, mentre il sistema solare si raffreddava, dopo le sue prime centinaia di migliaia di anni, la polvere di CI da più lontano era in grado di migrare verso l’interno, dove si stava formando la Terra. Ha cosparso in tutta la Terra, praticamente sovrascrivendo qualunque ferro fosse nel mantello.

Martin Schiller

Poiché il disco protoplanetario e le grandi abbondanze di polvere di CI che avrebbe potuto piovere sulla Terra sono durate solo circa 5 milioni di anni, la Terra deve essersi accumulata entro questo lasso di tempo, concludono i ricercatori.

Questa aggiunta di polvere CI ha sovrastampato la composizione di ferro nel mantello terrestre, il che è possibile solo se la maggior parte del ferro precedente era già stata rimossa nel nucleo“, ha spiegato il geologo planetario Martin Schiller dell’Università di Copenaghen. “Ecco perché la formazione del nucleo deve essere avvenuta presto“.

Più pianeti, più acqua, forse più vita

Se questo modello di accrescimento della “polvere cosmica” è il modo in cui si è formata la Terra, questa ricerca significa anche che altri pianeti sparsi nell’Universo avrebbero potuto formarsi in questo modo.

Ciò non solo amplia la nostra comprensione della formazione planetaria, ma potrebbe avere implicazioni per la nostra comprensione della vita all’interno dell’Universo. Potrebbe essere che questo tipo di formazione planetaria sia un prerequisito per le condizioni favorevoli alla vita.

“Ora sappiamo che la formazione dei pianeti avviene ovunque. Che abbiamo meccanismi generici che funzionano e creano sistemi planetari. Quando comprendiamo questi meccanismi nel nostro sistema solare, potremmo fare inferenze simili su altri sistemi planetari nella galassia. Compreso a che punto e con quale frequenza si accumula acqua”, ha detto il cosmochista Martin Bizzarro dell’Università di Copenaghen.

Se la teoria del primo accrescimento planetario è davvero corretta, l’acqua è probabilmente solo un sottoprodotto della formazione di un pianeta come la Terra – rendendo più probabili gli ingredienti della vita, come la conosciamo, altrove nell’Universo“.

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