Quattro miliardi e mezzo di anni fa, la Terra e Marte hanno avuto origine all’interno della nube rotante di gas e polveri destinata a diventare il nostro Sistema Solare. Tuttavia, l’esatta modalità di formazione dei pianeti rimane una delle questioni più dibattute nelle scienze planetarie. Ora, alcuni ricercatori dell’Università di Copenaghen stanno apportando nuovi elementi al dibattito: attraverso un approccio innovativo, hanno ricostruito le fasi iniziali della formazione dei pianeti analizzandone la composizione chimica. E i risultati li hanno sorpresi.
“Il dato più sorprendente è che la Terra e Marte sembrano essersi formati in modi diversi. Ci si sarebbe potuti aspettare che due pianeti nati l’uno accanto all’altro nello stesso Sistema Solare condividessero una storia formativa più simile“, afferma il Professor Anders Johansen, studioso della formazione planetaria presso il Globe Institute dell’Università di Copenaghen, che ha co-diretto il nuovo studio insieme al Professore associato Haiyang Wang. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy.
La nascita di Marte e della Terra
Oggi, la comunità scientifica concorda sostanzialmente sul fatto che i pianeti si formino principalmente in uno di due modi, oppure attraverso una combinazione di entrambi i processi: i pianeti hanno origine quando enormi corpi rocciosi spaziali, noti come planetesimi, entrano in collisione tra loro, oppure quando tali grandi corpi accumulano particelle più piccole, un processo noto come accrescimento di ciottoli (pebble accretion). Gli scienziati planetari non hanno ancora stabilito quale dei due processi – o quale loro combinazione – spieghi meglio la formazione di pianeti rocciosi come la Terra e Marte.
Gli autori del nuovo studio ritengono che i loro risultati avvalorino il cosiddetto modello ibrido. Tuttavia, lo studio si spinge oltre, offrendo una spiegazione più dettagliata di come la Terra e Marte si siano formati 4,5 miliardi di anni fa. “Almeno il 75% della massa terrestre sembra derivare da due giovani pianeti, noti come protopianeti, cresciuti notevolmente grazie all’accrescimento di ciottoli, mentre i planetesimi hanno contribuito per una quota fino al 25%. Al contrario, circa tre quarti della massa di Marte sembrano provenire dai planetesimi, con il restante quarto derivante dall’accrescimento di ciottoli”, spiega Wang.
La chimica planetaria svela il passato
Per comprendere come si siano formati i pianeti miliardi di anni fa, gli scienziati devono basarsi su tracce ancora esistenti. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno esaminato attentamente elementi specifici presenti negli strati esterni dei pianeti: la crosta e il mantello. Si sono concentrati in particolare sui cosiddetti elementi volatili, come sodio, zinco e potassio, che evaporano piuttosto facilmente alle alte temperature. Secondo i ricercatori, la presenza o l’assenza di questi elementi funge da impronta chimica in grado di rivelare i processi subiti dai pianeti durante la loro formazione. Utilizzando modelli informatici avanzati, è possibile determinare quali scenari di formazione rappresentino le spiegazioni più probabili per le origini della Terra e di Marte.
“Ricostruire quanto accaduto allora è una vera e propria opera di investigazione, dato che la maggior parte delle prove è andata perduta da tempo. Tuttavia, anche a distanza di 4,5 miliardi di anni, la composizione del mantello terrestre e di quello marziano è rimasta invariata. Si può pensare a queste composizioni come a un’impronta lasciata dal processo di formazione“, afferma Johansen.
I ricercatori sottolineano che i loro modelli informatici comportano dei margini di incertezza. Ad esempio, non si conosce l’esatta composizione chimica dei mattoni costitutivi originari del nostro Sistema Solare che hanno poi dato origine alla Terra e a Marte. Di conseguenza, i modelli si basano su diverse ipotesi. Tuttavia, anche tenendo conto di tali ipotesi, la conclusione principale rimane invariata. “Le percentuali esatte possono variare leggermente, ma le nostre analisi indicano costantemente che la Terra e Marte si sono formati in modi diversi. Il nostro metodo offre una modalità più precisa e diretta per comprendere la formazione planetaria rispetto all’approccio basato sugli isotopi – più diffuso ma spesso soggetto a molteplici interpretazioni”, afferma Wang.
Un possibile aiuto nella ricerca di pianeti abitabili
I ricercatori intravedono applicazioni che vanno oltre il nostro Sistema Solare. Diverse future missioni spaziali mirano a scoprire e studiare pianeti simili alla Terra in altre galassie. Comprendere la composizione chimica di tali pianeti è fondamentale per valutarne la potenziale abitabilità, evidenziano i ricercatori. “Se comprendiamo come i pianeti perdono elementi volatili durante la loro formazione, saremo anche più capaci di prevedere quanta acqua e quali altre sostanze essenziali per la vita essi finiranno per trattenere“, afferma Johansen.
Vuoi ricevere le notifiche sulle nostre notizie più importanti?