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Terra e Marte: il loro passato ‘raccontato’ dagli isotopi

Si sarebbero formati in maniera ‘traumatica’, tramite collisioni di corpi planetari provenienti dal Sistema Solare interno: sono la Terra e Marte, protagonisti di un nuovo studio mirato a risolvere l’annosa questione delle loro origini. L’indagine, pubblicata ieri su Science Advances (articolo: “Terrestrial planet formation from lost inner solar system material”), è stata condotta da un gruppo di lavoro internazionale, coordinato dall’Istituto di Planetologia dell’Università di Münster; fa parte del team anche il ricercatore italiano Alessandro Morbidelli, in forze all’Osservatorio della Costa Azzurra.

Gli scienziati sono partiti dall’analisi delle varianti degli isotopi in una serie di campioni sia terrestri, sia provenienti da meteoriti; dai risultati ottenuti sono giunti alla conclusione che le origini della Terra e di Marte andrebbero cercate negli scontri di ‘embrioni’ planetari del Sistema Solare interno avvenuti in un remoto passato. Questo, secondo le attuali teorie, è uno dei processi che ha portato alla nascita dei pianeti rocciosi; l’altro, invece, implica una formazione per accrescimento tramite ciottoli di dimensioni millimetriche che, provenienti dal Sistema Solare esterno, vagavano verso la nostra stella.

In base alle analisi sui campioni, il team della ricerca ha notato che la composizione degli isotopi dei pianeti rocciosi deriva principalmente dal processo di accrescimento di frammenti planetari dal Sistema Solare interno; solo una piccola percentuale di massa planetaria è risultata proveniente da corpi del Sistema Solare esterno. L’ammontare di questo materiale ‘esotico’, secondo gli scienziati, può essere determinato utilizzando le anomalie degli isotopi nucleosintetici. Queste difformità derivano da una distribuzione eterogenea del materiale pre-solare all’interno del disco proto-planetario e costituiscono una testimonianza del retaggio dei ‘mattoni’ di un pianeta.

Gli isotopi in questione permettono di distinguere le meteoriti in due gruppi: non-carbonacee (Nc) e carbonacee (Cc). Si ritiene comunemente che tali gruppi rappresentino altrettante categorie di corpi planetari: le Nc sono associate a quelli che hanno vissuto il processo di accrescimento nel Sistema Solare interno, mentre le Cc fanno riferimento a quelli che hanno avuto la medesima evoluzione nel Sistema Solare esterno.

Gli autori del saggio hanno utilizzato recenti osservazioni di varianti isotopiche nelle Nc per mostrare che la Terra e Marte hanno incorporato materiale non campionato tra queste meteoriti; inoltre, gli studiosi hanno determinato e la provenienza e la composizione isotopica di questi antichi ‘mattoni’ planetari e hanno utilizzato tale informazione per valutare l’ammontare di materiale da meteoriti Cc, entrato a far parte del nostro pianeta e di Marte.

Il gruppo di lavoro ritiene che i dati emersi dallo studio siano concordi con lo scenario della crescita collisionale per i pianeti rocciosi; la piccola quantità di materiale del Sistema Solare esterno, riscontrata in essi, suggerisce la presenza di una sorta di barriera nel disco proto-planetario ed evidenzia ulteriormente il percorso evolutivo specifico dei pianeti rocciosi.

Determinare quali dei due processi abbia portato allo sviluppo di questi corpi celesti è fondamentale non solo per comprendere l’architettura del Sistema Solare e la sua evoluzione dinamica, ma anche per approfondire – più in generale – i meccanismi sottesi alla formazione planetaria; tali conoscenze possono essere proficuamente utilizzate nello studio degli esopianeti e dei loro sistemi.

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