22 Giu 2021 Il Viaggio di un Granello di Polvere nel Sistema Solare Neonato
Un team di ricercatori dell’University of Arizona ha ricostruito con dettaglio senza precedenti la storia di un granello di polvere che si è formato durante la nascita del Sistema Solare, oltre 4,5 miliardi di anni fa. Le scoperte conseguenti forniscono indizi sui processi fondamentali che guidano la formazione dei sistemi planetari, molti dei quali ancora avvolti dal mistero.
Il team ha sviluppato un nuovo modello che combina meccanica quantistica e termodinamica per simulare le condizioni a cui furono esposti i granelli durante la formazione, quando il Sistema Solare era ancora un disco rotante di gas e polveri attorno a un giovane Sole. Confrontando le previsioni del modello con analisi estremamente dettagliate della composizione chimica e della struttura del campione analizzato, insieme con l’analisi del trasporto di materiali nella nebulosa solare, i ricercatori hanno ricavati indizi preziosi sul viaggio compiuto dal granello primordiale e sulle condizioni ambientali che lo hanno plasmato. Il granello analizzato nello studio è una delle inclusioni ricche di calcio e alluminio scoperte in un campione del meteorite Allende, caduto in Messico nel 1969. Tali inclusioni sono di particolare interesse perché si ritiene che siano tra i primi corpi solidi ad essersi formati nel Sistema Solare oltre 4,5 miliardi di anni fa.
Nell’immagine una parte del meteorite Allende rivela varie particelle sferiche o condrule. La macchia chiara di forma irregolare a sinistra del centro è un’inclusione ricca di calcio e alluminio Shiny Things/Wikimedia Commons
La struttura su scala atomica del campione mantiene in sè una registrazione della storia della sua formazione, dovuta ai fattori ambientali a cui è rimasto esposto. Tom Zega, primo autore dello studio pubblicato su The Planetary Science Journal, e i suoi collaboratori hanno analizzato la composizione delle inclusioni nel meteorite utilizzando microscopi elettronici a trasmissione con risoluzione a livello di atomi, scoprendo che le inclusioni consistono principalmente di tipi di minerali noti come spinelli e perovskite, che esistono anche in rocce terrestri e in altri tipi di meteoriti note come condriti carbonacee. La dettagliata analisi della distribuzione spaziale degli atomi ha permesso al team di studiare la composizione delle strutture cristalline sottostanti in grande dettaglio. Alcuni dei risultati si sono rivelati in contrasto con le teorie attuali sui processi fisici in atto nei dischi protoplanetari. “La nostra difficolta è che non conosciamo i percorsi chimici che hanno portato alle origini di queste inclusioni”, afferma Zega. “La natura è il nostro laboratorio e quell’esperimento ha avuto luogo miliardi di anni prima della nostra esistenza, in un ambiente completamente alieno”.
I modelli realizzati dal team per simulare processi chimici complessi hanno richiesto una convergenza di esperienze in vari campi, dalla scienza planetaria alla scienza dei materiali e dei minerali. Sulla base dei dati, i ricercatori hanno concluso che le particelle si sono formate in una regione del disco protoplanetario non lontana da dove attualmente si trova la Terra. In seguito hanno iniziato il loro viaggio avvicinandosi al Sole, dove l’ambiente era progressivamente più caldo, per poi ritornare indietro e raggiungere regioni più fredde e più lontane dal giovane Sole. Alla fine, le particelle sono rimaste incorporate in un asteroide, che in seguito è andato in pezzi. Alcuni di questi pezzi sono stati catturati dalla gravità della Terra e sono ricaduti sulla superficie terrestre come meteoriti.
I campioni utilizzati nello studio sono stati ricavati dall’interno di una meteorite e sono considerati primitivi, non soggetti ad alcun cambiamento significativo fin dalla loro formazione oltre 4,5 miliardi di anni fa. Studi come questo potrebbero portare gli scienziati a una comprensione più dettagliata dei processi di formazione dei sistemi planetari, in particolare relativamente ai moti del disco, alla sua composizione e alla nascita di soli e pianeti. Attualmente potenti radiotelescopi come ALMA in Cile permettono agli astronomi di osservare l’evoluzione di giovani sistemi stellari al dì là del nostro. Confrontando modelli ricavati da campioni di materiali risalenti all’alba del Sistema Solare con osservazioni di sistemi extrasolari potremo un giorno comprendere se i meccanismi di formazione e i processi in atto sono i medesimi in tutti i sistemi stellari nella Galassia.
Nell’immagine rappresentazione artistica del Sistema Solare primordiale
CREDIT: HERNAN CANELLAS
https://news.arizona.edu/story/researchers-trace-dust-grains-journey-through-newborn-solar-system
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