I pianeti rocciosi più vicini al sole sono costituiti da materiali molto diversi dai giganti gassosi del sistema solare esterno. Questo perché miliardi di anni fa, il nostro sistema solare per bambini era diviso in due da un guardiano cosmico che impediva la miscelazione dei materiali nelle regioni interne ed esterne.
Si scopre che il gatekeeper era un anello di polvere e gas, secondo un nuovo studio. La recinzione, o "Grande divisione", un termine coniato dagli autori, è ora per lo più spazio vuoto all'interno dell'orbita di Giove.
Circa due decenni fa, i chimici si resero conto che i mattoni dei pianeti - planetesimi di dimensioni asteroidi o "ciottoli" molto più piccoli - avevano composizioni molto diverse a seconda della loro distanza dal sole. I ciottoli che costruivano i pianeti esterni, o "gioviani", contenevano concentrazioni più elevate di molecole organiche come carbonio e sostanze volatili, o ghiacci e gas, rispetto a quelli che costruivano i pianeti "terrestri" più vicini al sole, come la Terra e Marte.
Ma questo era sconcertante, perché la teoria prevedeva che i ciottoli dal sistema solare esterno avrebbero dovuto spirare verso il sistema solare interno, a causa di ciò che viene chiamato "trascinamento del gas", o l'attrazione gravitazionale del gas che circonda il giovane sole.
Prima di questo studio, gli scienziati pensavano che "il muro gravitazionale che impediva la miscelazione tra il disco interno ed esterno del nostro nascente sistema solare era Giove", ha affermato l'autore senior Stephen Mojzsis, professore di geochimica all'Università del Colorado Boulder. Il pensiero era che Giove fosse così grande, e la sua forza gravitazionale così forte, che divorò piccoli ciottoli prima che potessero raggiungere il sistema solare interno.
Per testare questa teoria, Mojzsis e l'autore principale Ramon Brasser, un ricercatore del Earth-Life Science Institute presso il Tokyo Institute of Technology in Giappone, hanno creato simulazioni al computer che hanno ricreato la crescita del primo sistema solare e dei pianeti al suo interno.
La simulazione ha rivelato che Giove non potrebbe crescere abbastanza velocemente da impedire a tutti i ciottoli ricchi di carbonio di fluire nel sistema solare interno. In effetti, la maggior parte dei ciottoli del sistema solare esterno passava direttamente dal crescente Giove.
"Giove è un gatekeeper molto inefficiente", ha detto Mojzsis a Live Science. "È come un confine poroso che gli immigrati dal sistema solare esterno avrebbero inondato il sistema solare interno". Giove da solo avrebbe lasciato passare molti ciottoli, il che significa che i pianeti del sistema solare esterno e interno avrebbero avuto composizioni simili, ha aggiunto.
Invece, i due scienziati hanno proposto un'altra teoria: all'inizio della storia del sistema solare, avrebbe potuto esistere un anello o più anelli di bande alternate di gas ad alta e bassa pressione e polvere che circondano il sole. Quegli anelli avrebbero impedito ai ciottoli di spostarsi verso l'interno. Basarono la loro ipotesi su osservazioni dell'Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) in Cile, che mostravano che circa 2 giovani stelle su 5 avevano intorno a sé questi dischi simili a un occhio di bue.
Questi dischi ad alta pressione potrebbero aver intrappolato la polvere e farla aggregare in gruppi distinti - uno che avrebbe formato Giove e Saturno e un'altra Terra e Marte, per esempio. Uno di questi lavandini avrebbe potuto impedire ai ciottoli esterni di spostarsi verso il sole, creando il Grande Divido, ha detto Mojzsis. Anche così, questo anello non sarebbe stato completamente sigillato. Ciò avrebbe permesso ai ciottoli carbonacei di fluire nel sistema solare interno, creando i semi per la vita sulla Terra, ha aggiunto.
È "un'idea interessante", ha affermato Michiel Lambrechts, un membro post dottorato presso l'Osservatorio di Lund in Svezia che non faceva parte dello studio. "Tuttavia, sebbene gli autori presentino un lavoro che illustri la sfida di dividere i serbatoi solidi interni ed esterni con un Giove in crescita, non creano un modello di anello altrettanto dettagliato".
Questo modello ad anello deve dimostrare come i ciottoli sono intrappolati e come i pianeti finiscono per crescere in tali trappole di ciottoli, ha aggiunto. Fino ad allora, "rimane difficile favorire fortemente questo modello di anello rispetto ad altre potenziali spiegazioni".
I risultati sono stati pubblicati oggi (13 gennaio) sulla rivista Nature Astronomy.
