Late Heavy Bombardment. Intenso bombardamento tardivo. Parte terza: la grande battaglia

Ecco ci siamo.
Uno dei problemi fondamentali nella planetologia è cercare di determinare come i corpi planetari della parte interna del Sistema Solare si sono venuti a formare e si sono evoluti.

Come si sono venuti a formare, lo sappiamo. Un po’ meno come si sono evoluti.
Spieghiamo.

Circa 5 miliardi di anni fa, alla periferia della Galassia, c’era una nebulosa nella cui parte centrale si sarebbe creata una area più densa e di conseguenza la nube, sotto la spinta della forza gravitazionale, avrebbe cominciato a contrarsi. Nella zona centrale, la densità e la temperatura sarebbero aumentate e si sarebbe formato il proto-Sole.

Dopo una manciata di milioni di anni (non miliardi), circa 4,6 miliardi di anni fa, la contrazione avrebbe causato un aumento della velocità di rotazione e della forza centrifuga del sistema. Così la nube si sarebbe appiattita, assumendo un aspetto simile a un disco rotante intorno al Sole.
Nel frattempo nel disco circostante accrescevano alcuni corpi attraverso delle collisioni e attirando frammenti più piccoli presenti nello spazio circostante. Si sarebbero formati così i proto-pianeti, dai quali sarebbero derivati gli attuali pianeti, mentre il proto-Sole si trasformava in una stella gialla e stabile.

Allo stato attuale si pensa che l’intero sistema solare abbia una dimensione di circa 80 UA ovvero ottanta volte la distanza Terra-Sole.
Ma cosa c’è dentro?

Mercurio, poverino è il pianeta più vicino ad arrostirsi al Sole.
Poi Venere, che è un po’ un enigma per il fatto che gira al contrario (assieme a Urano) e non è molto raccomandabile per starci a causa delle elevate temperature.
Ecco che ci stiamo noi: la Terra con il suo satellite la Luna e un troiano. Siamo l’unico pianate del sistema solare dove è nata la vita, anche se abbiamo la tendenza a scordarcelo.
Poi Marte con due sassoloni  (Deimos e Phobos) che gli girano attorno. E’ il pianeta che più ci assomiglia.
Quindi ad una distanza di circa 2 UA fino a 3 UA c’è una fascia piena zeppa di asteroidi, di cui 4 abbastanza grandicelli. Il più noto è Cerere.
Poi arriva una serie dei pianeti giganti gassosi: Giove (il più grosso di tutti, 2,5 volte la massa di tutti gli altri pianeti messi insieme), anche lui ben fornito di satelliti (63, di cui i più famosi sono Ganimede, Callisto, Io, e Europa e una gran serie di troiani che lo precedono e lo seguono); Saturno (grosso l’equivalente di 95 masse terrestri), famosissimo per i suoi anelli e anche lui con diversi satelliti (60 tra i quali Titano e Encelado); Urano (14 masse terrestri) che forse a causa dello scontro con altro grosso corpo celeste ha una inclinazione assiale superiore a 90° rispetto all’eclittica, anche lui ben fornito di satelliti (27).

Tutti questi pianeti sono compresi in circa 19/20 UA.
Ad un distanza considerevole di 30 UA troviamo Nettuno, pianeta con 13 satelliti e ruota in senso antiorario. E’ l’ultimo dei pianeti del sistema solare e compie una rotazione attorno al Sole in circa 164 anni. Non sappiamo niente di lui.

Ed ora viene il bello. ( prendete fiato)
In una regione dello spazio che va da 35 UA a 70 UA c’è un grande anello (circa 40 UA, praticamente più dell’intero sistema solare) occupato da detriti di ogni dimensione, ma anche da corpi  ghiacciati: la fascia di Kuiper.
Si pensa che la fascia di Kuiper contiene un numero indefinito di corpi, compreso tra dieci milioni ed un miliardo. Si pensa che tra le 38 e le 50 UA siano presenti almeno 70mila oggetti con dimensioni maggiori ai 10 chilometri di diametro. Le stime, che si estendono agli oggetti fuori dalla portata visiva, parlano di 10 milioni di corpi con diametro superiore ai 10 chilometri e di 10 miliardi di corpi con diametro che supera il chilometro.

Tutti questi corpi, detriti piccoli e grossi fino a pianetini, sono i veri protagonisti di questa battaglia.

Plutone (39 UA) è il più grande pianeta nano della fascia di Kuiper, Ha un’orbita relativamente eccentrica, inclinata di 17 gradi rispetto al piano dell’eclittica che arriva a solo 29,7 UA dal Sole, mentre l’afelio è situato a 49,5 UA dal Sole. Potete capire che razza di orbita percorre.
Plutone (con tutto un seguito di asteroidi chiamati plutonini) attraversa l’orbita di Nettuno entrando con esso in risonanza, ovvero Plutone orbita due volte intorno al Sole ogni tre orbite di Nettuno, che dette in parole povere si danno fastidio a vicenda ogni volta che si incrociano con la loro forza di gravità.

Cosa significa?
Significa che questi asteroidi e pianetini interagiscono con Nettuno. E ogni volta che questi corpi entrano in risonanza con Nettuno vengono letteralmente scaraventati all’interno del sistema solare.

Ma non è finita. (altro respiro)
Ora succede quello che è previsto dalla fisica, ovvero uno scambio di energia. In pratica Nettuno da una spinta a questi pianetini (anche di enorme dimensione) conferendoli energia e nello stesso tempo Nettuno perde quella concessa (conservazione della energia). E’ quello che succede quando due persone vanno in bicicletta: la persona che riceva la spinta accelera, mentre chi da la spinta perde velocità.

Con l’aumentare delle interazioni Nettuno perde così progressivamente energia e questo destabilizza la sua orbita facendola passare in una orbita leggermente più lontana dal Sole. Di conseguenza entra maggiormente nella fascia di Kuiper.

Questo progressivo e costante ingresso di Nettuno nella fascia di Kuiper scaraventava ulteriormente i pianetini (piccoli e grandi) nel sistema solare.

Alcuni di essi andavano letteralmente ad infrangersi contro i pianeti interni, altri nel passaggio nelle vicinanze di Urano venivano ulteriormente accelerati per effetto fionda facendo proseguire la loro corsa.
Lo scambio di energia produceva un progressivo rallentamento di Urano che anch’esso si spostava in un orbita più distante dal Sole.
I pianetini una volta che transitano nelle vicinanze di Saturno venivano a loro volta scaraventati all’interno e anche Saturno si spostava di orbita verso l’esterno.

Ora, respirate profondamente, e se non ce la fate prendetevi un attimo di pausa o fatevi un buon tè per leggere tutto d’un fiato il gran finale.

Giove non è un piccolo pianeta è il più grande, è il re dei pianeti.
Giove con la sua imponente massa conferiva ai pianetini e corpi ghiaccciati che passavano dalle sue parti una tale spinta da farli schizzare via dal sistema solare. Si pensa che la nube di Oor posta dai 20.000 ai 100.000 UA dal Sole siano appunto questi pianetini e corpi ghiacciati lanciati da Giove. Alcune di esse rallentano a formare le comete con orbite fortemente eccentriche. Sono quelle che vediamo di tanto in tanto nei nostri cieli.

Ma Giove con la sua massa ha fatto di più.
E’ entrato in risonanza con la nuova orbita di Saturno nel rapporto 1:2. Questo significa che ad una orbita di Saturno, ne corrisponde due di Giove con un grande scambio di energie tra due giganti (come gli effetti delle maree generate dalla scambio di energia tra la Terra e la Luna).
Gli effetti sono stati due. Il primo ha stabilizzato i troiani di Giove, che ora lo precedono e lo seguono fedeli come tanti cagnolini. Il secondo effetto ha destabilizzato l’intero sistema solare. Saturno si è spostato in una nuova orbita più vicino ad Urano che a sua volta è entrato in risonanza con Nettuno facendolo ancor più penetrare nella fascia di Kuiper.
La conseguenza?

Un “Intenso Bombardamento Tardivo”

Il 90% degli asteroidi e pianetini venivano letteralmente scaraventati contro i pianeti interni con gli effetti che abbiamo visto sulla Terra.
Un bombardamento continuo e devastante.
Si pensa che la Terra sia stata bombardata da qualcosa come 22.000 asteroidi da lasciare crateri di oltre 20 km; 40 asteroidi da lasciare crateri di 1.000 km; e 5 asteroidi da creare crateri di 5.00 km da fondere quasi tutta la crosta terrestre come abbiamo già visto nella prima parte.

A questo punto voi mi domanderete perché questo bombardamento è chiamato tardivo. Il motivo sta nel fatto che è avvenuto dopo la creazione del sistema solare. Tardivo, per l’appunto.
Ok, io avrei finito. E’ stato interessante vero?

Interessante – mi risponde il mio cane- ma da dove arriva questa teoria?

Giusto.
Questa descrizione è avvenuta con l’avvento di computer sempre più potenti attraverso i quali è stato reso possibile testare le più moderne teorie e mettere alla prova modelli più complessi. Di fatto sono state inserite nei computer tutte le leggi fisiche (note) che governano il sistema solare: il sole e tutti i pianeti, le loro masse, orbite, pianetini e compagnia bella, tutte le nostre conoscenze in materia di astrofisica per testare i vari modelli che gli scienzati proponevano. Un modello è affidabile se i risultati corrispondo realmente alla situazione.

Il modello più affidabile è stato il modello di Nizza. In pratica è stato inserito la teoria dell’intenso bombardamento tardivo e il computer ha tirato fuori esattamente la configurazione attuale dei pianeti, compresa la fascia di Kuiper, la cintura degli asteroidi tra Marte e Giove.

Ma ci sono alcune difficoltà. Sulla fascia di Kuiper per esempio. Secondo la teoria di Nizza le orbite di questa fascia dovrebbero essere meno eccentriche rispetto a quella osservata.  La teoria di Nizza prevede una categoria di asteroidi chiamati asteroidi “grigi” (non vi spiego cosa sono perchè ci vorrebbe un altro post) che non ci sono.
Inoltre non spiega da dove arrivano i pianeti Urano e Nettuno completametne diversi da tutti gli altri. Hanno infatti composizioni completamente diverse dagli altri pianeti gassosi come Saturno e Giove, diversi campi magnetici, diversa composizioni, inclinazione dell’asse, rotazione attorno al Sole. Non si sa neppure quando si sono formati, quanto sono vecchi, se si sono scambiati di posto. Niente.

Ma per noi ci basta e ci avanza.

Uffa che fatica, ma spero di essere riuscito a farvi sapere qualcosa in più.

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Prima puntata
Seconda puntata

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