Martin Schiller e Martin Bizzarro dell'Università di Copenhagen e Vera Assis Fernandes del Museo di Storia Naturale di Berlino, hanno proposto un nuovo modello per il sistema solare per spiegare le differenze nella composizione isotopica dei pianeti. Gli autori rifiutano l'ipotesi che oggetti grandi e piccoli crescano simultaneamente, ma a velocità diverse, e ritengono che la crescita di piccoli corpi sia terminata prima di quelli grandi.
Quasi tutti gli esperti oggi credono che il Sole ei pianeti siano stati formati da un'unica nube protoplanetaria. Il 99,9% della massa di questo disco è caduto sul luminare. Quando il sole è scoppiato, il vento solare ha spazzato via idrogeno leggero ed elio dalle immediate vicinanze della stella, quindi i giganti gassosi sono ora oltre l'orbita di Marte.
Sotto i raggi di una giovane stella, la polvere protoplanetaria è stata sinterizzata in granuli chiamati condrule. Attaccandosi, questi granuli formavano piccole pietre - condriti. A proposito, sono questi "rifiuti edili" che rappresentano il 90% dei meteoriti trovati sulla Terra.
A poco a poco, le condriti si unirono in corpi sempre più grandi - planetesimi. La gravità fornì loro un afflusso di materiale fresco e questi "embrioni" crebbero fino a quando il più grande di loro divenne pianeti, e il resto - asteroidi. Quando le riserve di polvere cosmica nel disco protoplanetario furono esaurite, la crescita dei corpi nel sistema solare terminò.
La teoria classica presume che tutti i corpi del sistema solare siano cresciuti contemporaneamente, ma a velocità diverse. Più il corpo è massiccio, più potente è la sua gravità e più materia circostante raccoglierà, aumentando ulteriormente le sue dimensioni. Questo è il principio della palla di neve o, scientificamente, un feedback positivo. Questa legge regola la crescita delle città (le persone preferiscono andare nelle megalopoli, dove ci sono più soldi e opportunità, il che le fa crescere ancora di più), la prevalenza delle lingue (più persone conoscono una lingua, più incentivi ad impararla) e così via.
Senza mettere in discussione il resto della teoria, Schiller ei suoi colleghi rifiutano questo modello di crescita. Secondo loro, i piccoli corpi non sono riusciti a crescere, perché avevano terminato l'adesione del materiale prima (come dicono gli esperti, l'accrescimento).
Come riporta la rivista Nature in una recensione del lavoro, gli autori sono stati ispirati dalla differenza nella composizione isotopica dei diversi corpi nel sistema solare. Vale a dire, gli autori hanno studiato il rapporto tra gli isotopi di calcio 48Ca e 44Ca su Terra, Marte, Vesta e in campioni di rari tipi di meteoriti: ureiliti e angriti.
Se tutti i pianeti e gli asteroidi si sono formati in un unico processo dalla stessa polvere cosmica, perché il rapporto di questi isotopi è diverso? Questo di solito è associato a diverse distanze dal Sole e, di conseguenza, a diverse temperature.
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Tuttavia, gli autori hanno scoperto che il rapporto degli isotopi del calcio dipende dalla massa del corpo celeste. Le masse della Terra, Marte e Vesta sono note dalle osservazioni astronomiche e le masse approssimative degli oggetti, i cui frammenti sono meteoriti, sono state ricostruite dagli scienziati sulla base delle proprietà degli "ospiti celesti".
Il rapporto degli isotopi 48 Ca / 44 Ca secondo è misurato da μ48Ca. È calcolato come segue: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca corpo celeste - 48 Ca / 44 Ca Terra) / (48 Ca / 44 Ca Terra). A causa del fatto che le differenze nella composizione isotopica sono piccole, μ 48 Ca viene misurato in parti per milione (ppm). Per definizione, per la Terra μ 48 Ca = 0, e per altri corpi questo valore può essere sia positivo che negativo.
Schiller e colleghi hanno suggerito che la parte interna del disco protoplanetario, situata all'interno dell'attuale orbita di Giove, avesse valori bassi di μ 48 Ca di circa meno 150 ppm). Questo materiale era sufficiente perché i planetesimi crescessero fino alle dimensioni del corpo: la patria degli Ureiliti (200 chilometri di diametro).
Poi alcuni di questi corpi hanno smesso di crescere. Quelli che continuavano a crescere aumentavano la loro massa già a causa della parte esterna del disco con μ 48 Ca circa 200 ppm (un valore tipico delle condriti che si sono formate oltre l'orbita di Giove). Pertanto, più a lungo la crescita continuava, maggiore era il valore finale di μ 48 Ca. Vesta, ferma a un diametro di 530 chilometri, ha meno 100 ppm, Marte - meno 20 ppm e la Terra, come già accennato, è 0 ppm.
Tuttavia, qual è stata la forza che ha causato l'interruzione della crescita di alcuni di questi corpi? Potrebbe trattarsi di una complessa interazione gravitazionale tra gli "embrioni dei pianeti", cambiando le loro traiettorie. Gli attuali pianeti, con le loro orbite quasi circolari che giacciono nel piano del disco protoplanetario, vagavano per le regioni più ricche del sistema nascente e quindi continuavano a crescere. I perdenti, tuttavia, spinti verso l'esterno e forse sdraiati su un piano diverso della traiettoria, rimasero a dieta da fame.
La conclusione circa le diverse età dei campioni è confermata anche dalla datazione del contenuto di isotopi radioattivi.
Tuttavia, non si può dire che il nuovo modello non abbia problemi. Ad esempio, ci sono domande difficili per lei in relazione alla formazione della luna. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) ha raccontato in dettaglio la collisione della Terra con Theia, che ha dato vita al nostro satellite. Di solito si ritiene che Theia fosse significativamente più piccola della Terra, ma dalla teoria degli autori ne consegue che due corpi della stessa massa si siano scontrati. Ciò non è coerente con alcuni fatti noti.
Inoltre, ci sono studi che dimostrano che l'afflusso di materia dalla parte esterna del disco protoplanetario si è fermato già nei primi milioni di anni della sua esistenza a causa della formazione di Proto-Giove. Non è facile spiegare la composizione delle condriti nel quadro del modello degli autori.
Probabilmente, al puzzle chiamato "Formazione del Sistema Solare" mancano ancora alcuni pezzi importanti, senza i quali non si può costruire un modello che risponda a tutte le domande.
Anatoly Glyantsev
