Meteoriti

Quanti anni ha Giove?

2024

Può sembrare una domanda facile a cui rispondere: ha la stessa età del sistema solare, 4,56 miliardi di anni.

Ma non è proprio così. Il sistema solare non è nato all'istante ; ci è voluto un po' di tempo per formarsi. Quanto tempo non è chiaro e dipende da cosa usi per avviare l'orologio. È quando la nube di gas e polvere da cui si sono formati il Sole e i pianeti ha iniziato a collassare? O quando il sole si è acceso, fondendo l'idrogeno nel suo nucleo , diventando una star a tutti gli effetti?

Un buon punto di partenza è quando il materiale solido ha iniziato a condensare dal disco di materiale che vorticava intorno al proto-Sole, formando minuscoli granelli di minerali. Questo è stato datato a 4.568 miliardi di anni fa ed è un buon posto per iniziare l'orologio.

Dopo quel tempo, il materiale ha iniziato ad aderire di più, è diventato sempre più grande e alla fine ha formato i pianeti. Ma i dettagli contano!

Ingrandire

Concezione artistica di un disco protoplanetario. Come il nostro quando era giovane, un grande pianeta in via di formazione ritaglia un ampio spazio nel disco. Credito: Karen L. Teramura, UH IfA

Un'idea è che Giove sia nato da protopianeti più piccoli, oggetti più grandi di circa 1000 chilometri attraverso i quali a loro volta sono cresciuti da rocce e ciottoli molto più piccoli. Le stime di quanto tempo ci sono volute variano, da 1 a 10 milioni di anni dal tempo zero. Ma questa è una vasta gamma! Poiché Giove è così massiccio, influisce su tutto ciò che lo circonda, quindi sapere per quanto tempo esso preso per raggiungere le sue enormi dimensioni è importante per capire cosa altro stava succedendo nel sistema solare in quel momento.

È appena stato pubblicato un nuovo documento affermando che Giove è cresciuto molto rapidamente, più vicino al segno di 1 milione di anni. E proviene da quella che sembra una strana fonte: meteoriti.

I meteoriti provengono principalmente da asteroidi, che a loro volta tendono a orbitare attorno al Sole tra Marte e Giove. Gli asteroidi sono macerie rimaste dal primo sistema solare, materiale che non è mai diventato un pianeta. Abbiamo molte prove che ci sono stati asteroidi che sono diventati piuttosto grandi e sono stati successivamente distrutti, presumibilmente frantumati da impatti giganteschi di altri asteroidi. Quando gli asteroidi si scontrano, creano detriti che orbitano anch'essi intorno al Sole. A volte le loro orbite incrociano quella della Terra e cadono sulla superficie del nostro pianeta, dove possiamo raccoglierle e studiarle: meteoriti.

i pirati! banda di disadattati

I meteoriti stessi sono disponibili in molti gusti diversi. Alcuni sono più rocciosi, alcuni hanno un alto contenuto di carbonio, alcuni sono metallici. Ciò riflette il loro passato: dove si sono formati nel disco del sistema solare (ad esempio, più vicino al Sole rispetto all'orbita di Giove, o più lontano), se una volta facevano parte di un corpo più grande che è stato interrotto, se essi stessi sono stati colpiti nel tempo , e così via.

Nel nuovo lavoro, gli scienziati planetari hanno esaminato la presenza di tungsteno e molibdeno nei meteoriti. Hanno scelto questi metalli perché sono densi. Nel primo sistema solare, quando un oggetto diventava abbastanza grande da avere una gravità apprezzabile (forse di circa 1000 km di dimensione), cose pesanti come ferro, tungsteno e molibdeno affondavano nel nucleo. Se troviamo un meteorite con molti elementi pesanti, probabilmente proveniva da un corpo più grande che è andato in frantumi; questo sarebbe successo nel periodo in cui si sono formati i pianeti giganti, dal momento che la loro gravità ha agitato le cose e sarebbe stata la causa dei planetesimi in frantumi.

Crash Course Astronomy Episodio 16: Giove

Tuttavia, non cercavano solo tungsteno e molibdeno; sembravano diversi isotopi . Questi sono atomi che hanno lo stesso numero di protoni nel loro nucleo ma un diverso numero di neutroni. Lo hanno fatto perché diversi isotopi si formano da diversi processi radioattivi e questi richiedono quantità di tempo diverse. Misurando le quantità relative di isotopi in un campione, possono avere una buona idea di quanti anni ha e anche dove si è formato nel disco protoplanetario .

Quello che hanno scoperto è che i rapporti isotopici dividono i meteoriti in due gruppi distinti che coesistevano nel tempo ma erano separati nello spazio a partire da circa 1 milione di anni dopo l'inizio della formazione dei pianeti . Inoltre, questi due gruppi possono essere separati in quelli più vicini al Sole di Giove e quelli più lontani.

Qualcosa deve aver separato il materiale che li ha formati, e il colpevole più probabile è lo stesso Giove; la sua gravità ha letteralmente diviso in due il disco, incidendogli un vuoto. I meteoriti che si sono formati più lontano erano distinti da quelli più vicini. Ciò significa che Giove doveva essere già abbastanza massiccio da influenzare il suo ambiente solo 1 milione di anni dopo l'inizio della formazione planetaria.

Concludono che il nucleo di Giove è cresciuto rapidamente ed era già vicino a 20 volte la massa della Terra dopo un milione di anni. È poi cresciuto più lentamente fino a circa 50 volte la massa della Terra dopo circa 4 milioni di anni. Alla fine ha consumato abbastanza gas intorno a sé per crescere fino alla sua attuale massa mostruosa di oltre 300 terre.

Allora, caso chiuso, no? Beh no. C'è un'altra idea che Giove non è cresciuto dal basso verso l'alto, mediante l'accrescimento di corpi più piccoli in corpi più grandi. Invece, potrebbe essersi formato dall'alto verso il basso, condensando direttamente dal disco, a causa di un'instabilità gravitazionale che sostanzialmente ha fatto collassare rapidamente gran parte del disco. In tal caso, Giove non avrebbe affatto un nucleo!

Riuscire a scoprire se anche Giove ha un nucleo o meno aiuterebbe a distinguere le due ipotesi. Questo è uno dei motivi principali per cui la meravigliosa sonda Juno è stata inviata su Giove, infatti. I dati stanno ancora arrivando, ma i risultati preliminari sono che Giove ha un nucleo. Tipo. Esasperante, il nucleo sembra pastoso , e più grande del previsto. Questi risultati sono tra le due ipotesi, e non escludono neanche! Quindi ancora non lo sappiamo. Si spera che più dati dalla sonda mentre continua a orbitare attorno al pianeta gigante aiuteranno a determinare cosa è cosa.

Quindi, sebbene questo nuovo studio sia molto interessante e molto intelligente, direi che non è una pistola fumante.

Tutto questo sforzo scientifico di cercare di capire cosa è successo nel primo sistema solare è interessante per me. Naturalmente la scienza è interessante, ma i tentativi di capirla sono di per sé davvero interessanti! Gli scienziati ci stanno lavorando da anni, ma stiamo appena iniziando a essere in grado di applicare sofisticati modelli computazionali della fisica per vedere come si comportavano gli oggetti allora. Quindi non è un'idea nuova di zecca, né è completamente consolidata. Ciò significa che i dati generalmente arrivano a poco a poco, molte idee vengono lanciate in giro, vengono eseguite simulazioni al computer, alcune cose vengono escluse, altre sono ancora in corsa. Per tutto questo vedo giornali andare e venire con ipotesi che si contraddicono a vicenda, perché nessuno ha quella prova definitiva.

Intendiamoci, non è una debolezza. È un punto di forza! La scienza di solito non è un processo eureka; ci vuole tempo per capirlo, e quando hai molte persone con idee diverse, quel processo è disordinato. Ma l'arco della scienza tende alla verità. Nel tempo, man mano che realizziamo strumenti di osservazione migliori (in questo caso telescopi e veicoli spaziali), eseguiamo più esperimenti e utilizziamo modelli più avanzati, capiamo meglio le cose.

Questi nuovi risultati indicano che Giove si è formato rapidamente ed è il pianeta più antico del sistema solare; da quello che possiamo dire la Terra si è formata nel corso di 10-100 milioni di anni dopo che i primi particolati hanno iniziato ad assemblarsi. Potrebbe essere giusto. Potrebbe non essere. Ma in ogni caso, Giove è un oggetto di intenso interesse e degno del nostro studio.

Diamine, in ogni caso è il nostro fratello maggiore. Penso che sia una buona idea conoscerlo meglio.

Immagine di credito: Thought Cafe e Crash Course Astronomy