Disco protoplanetario, una lacuna di 4,5 mln di anni

Un misterioso gap è esistito all'interno del disco protoplanetario del sistema solare

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Disco protoplanetario
Credits - De NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

Circa 4,567 miliardi di anni fa, il nostro sistema solare ha ospitato una lacuna all’interno del disco protoplanetario, vicino alla posizione in cui la fascia principale degli asteroidi risiede oggi, e probabilmente ha modellato la composizione dei pianeti, secondo uno studio condotto da scienziati del MIT.

“Nell’ultimo decennio, le osservazioni hanno dimostrato che cavità, lacune e anelli sono comuni nei dischi intorno ad altre giovani stelle”. Ha dichiarato il professor Benjamin Weiss, ricercatore del Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Atmosfera e Planetarie del MIT.

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Queste sono firme importanti ma poco conosciute dei processi fisici con cui gas e polvere si trasformano in giovani Sole e pianeti”.

Nell’ultimo decennio, gli scienziati planetari hanno osservato una curiosa scissione nella composizione dei meteoriti.

Queste rocce spaziali si sono originariamente formate in tempi e luoghi diversi mentre il sistema solare stava prendendo forma.

Quelle che sono state analizzate mostrano una delle due combinazioni di isotopi. Raramente i meteoriti sono stati trovati ad esibire entrambe – un enigma noto come dicotomia isotopica.

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Disco protoplanetario – Credito: ESO

Un misterioso gap è esistito all’interno del disco protoplanetario del sistema solare

Gli scienziati hanno proposto che questa dicotomia potrebbe essere il risultato di una lacuna nel disco del primo sistema solare, ma tale lacuna non è stata direttamente confermata.

Il professor Weiss e colleghi hanno analizzato i meteoriti alla ricerca di segni di antichi campi magnetici.

Quando un giovane sistema planetario prende forma, porta con sé un campo magnetico, la cui forza e direzione può cambiare a seconda di vari processi all’interno del disco in evoluzione.

Quando la polvere antica si è raccolta in grani noti come chondrules, gli elettroni all’interno dei chondrules si sono allineati con il campo magnetico in cui si sono formati.

I chondrules (o condriti),  possono essere più piccoli del diametro di un capello umano, e sono presenti nei meteoriti di oggi.

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I ricercatori si sono specializzati nella misurazione dei chondrules per identificare gli antichi campi magnetici in cui si sono originariamente formati.

Nel lavoro precedente, hanno analizzato campioni di uno dei due gruppi isotopici di meteoriti, conosciuti come meteoriti non carbonacee.

L’antico campo magnetico

Si pensa che queste rocce abbiano avuto origine in un giacimento, o regione del primo sistema solare, relativamente vicino al Sole.

Hanno precedentemente identificato il campo magnetico antico in campioni provenienti da questa regione vicina.

Nel nuovo studio, si sono chiesti anche se il campo magnetico sarebbe stato lo stesso nel secondo gruppo isotopico, carbonaceo di meteoriti, che, a giudicare dalla loro composizione isotopica, si pensa abbia avuto origine più lontano nel sistema solare.

Hanno analizzato chondrules, ognuna delle quali misura circa 100 micron, da due meteoriti carbonace scoperte in Antartide.

Utilizzando il dispositivo di interferenza quantistica superconduttore (SQUID), hanno determinato il campo magnetico originale e antico di ogni chondrules.

Sorprendentemente, hanno scoperto che la forza del loro campo era più forte di quella delle meteoriti non carboniose più vicine che avevano precedentemente misurato.

Come i giovani sistemi planetari stanno prendendo forma, gli scienziati si aspettano che la forza del campo magnetico dovrebbe decadere con la distanza dal Sole.

Al contrario, gli autori hanno trovato le chondrules lontane avevano un campo magnetico più forte, di circa 100 microtesla, rispetto a un campo di 50 microtesla nelle chondrules più vicine. Per riferimento, il campo magnetico della Terra oggi è di circa 50 microtesla.

Chondrules carbonacee

Il campo magnetico di un sistema planetario è una misura del suo tasso di accrescimento, o la quantità di gas e polvere che può attirare nel suo centro nel tempo

Sulla base del campo magnetico delle chondrules carbonacee, la regione esterna del sistema solare deve aver accumulato molta più massa della regione interna.

Utilizzando modelli per simulare vari scenari, il team ha concluso che la spiegazione più probabile per la discrepanza nei tassi di accrescimento è l’esistenza di un divario tra le regioni interne ed esterne, che potrebbe aver ridotto la quantità di gas e polvere che scorre verso il sole dalle regioni esterne.

“Le lacune sono comuni nei sistemi protoplanetari, e ora dimostriamo che ne avevamo una nel nostro sistema solare”; ha detto Cauê Borlina, uno studente laureato nel Dipartimento di Terra, Atmosfera e Scienze Planetarie al MIT.

“Questo dà la risposta a questa strana dicotomia che vediamo nei meteoriti, e fornisce la prova che le lacune influenzano la composizione dei pianeti”.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Science Advances.