Le 'pazze' orbite dei pianeti scritte nelle stelle

Rappresentazione artistica della doppia culla di pianeti intorno alle stelle di un sistema binario (fonte: B. Saxton - NRAO/AUI/NSF; K. Stapelfeldt et al. - NASA/ESA Hubble)

Sono scritte nelle stelle, le stravaganti orbite che caratterizzano molti dei pianeti esterni al Sistema Solare. Il loro orientamento nello spazio è spesso determinato fin dalla nascita dall'influenza esercitata dalle stelle che si trovano nelle vicinanze. La scoperta, pubblicata su Nature, è frutto dello studio di due culle di pianeti poste intorno alle stelle di un sistema binario: a fotografarle, con una nitidezza senza precedenti, è il telescopio Alma dello European Southern Observatory (Eso) in Cile.

Il suo mirino è stato puntato su due stelle del sistema HK Tauri, posto a 450 anni luce dalla Terra. Le due stelle hanno meno di 5 milioni di anni e distano l'una dall'altra circa 58 miliardi di chilometri. La stella più debole, HK Tauri B, è circondata da un disco protoplanetario visto di taglio che blocca la luce stellare e permette perciò agli astronomi di avere una buona visuale sul disco. Anche la stella compagna, HK Tauri A, possiede un disco, ma in questo caso non blocca la luce della stella. Questo evidente disallineamento ha permesso di capire meglio come nascono i pianeti in un ambiente così complesso come quello dei sistemi binari (dove si formano la maggior parte delle stelle, a differenza del nostro solitario Sole).

''I nostri risultati ci mostrano che esistono le condizioni necessarie per modificare le orbite del pianeti e che queste condizioni sono già presenti nel momento in cui i pianeti di formano, apparentemente a causa del processo stesso di formazione del sistema binario'', spiega l'astronomo Eric Jensen dello Swarthmore College in Pennsylvania, tra gli autori dello studio. 

Guardando al futuro, i ricercatori vogliono capire quanto sia diffuso questo tipo di sistema. ''Anche se comprendere questo meccanismo è un grande passo avanti - precisa Jensen - non può spiegare tutte le bizzarre orbite dei pianeti extrasolari: non ci sono abbastanza compagne binarie perchè questa sia la risposta completa. E' un rompicapo ancora da risolvere''.

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La Luna modellata dall'abbraccio con la Terra

La forma a 'limone' della Luna è stata modellata dall'abbraccio con la Terra (fonte: NASA/Sean Smith)

La stravagante forma 'a limone' della Luna è stata modellata nelle primissime fasi della sua evoluzione dall'abbraccio con la Terra: lo dimostra lo studio combinato della topografia e del campo gravitazionale del nostro satellite, pubblicato su Nature dai ricercatori dell'università della California a Santa Cruz.

Secondo questa nuova ricostruzione, l'attrazione esercitata dalla Terra avrebbe modellato la forma della Luna 'bambina' in due fasi. La prima e più importante risale a circa 4,4 miliardi di anni fa, quando la crosta esterna del nostro satellite galleggiava sulla roccia fusa sottostante ed era ancora molto malleabile: la forza di attrazione della Terra, combinata con la rotazione della Luna, avrebbe generato una frizione e un surriscaldamento della crosta lunare tale da modificarne la distribuzione, rendendola più sottile ai poli e più spessa nelle regioni allineate con la Terra.

Ciò avrebbe alterato di conseguenza il campo gravitazionale del satellite. La seconda fase del modellamento risale invece a circa 4 miliardi di anni fa, quando la Luna ha cominciato a raffreddarsi e a solidificarsi allontanandosi dalla Terra. ''Immaginate un palloncino pieno d'acqua mentre ruota'', spiega il coordinatore dello studio, Ian Garrick-Bethell.

''Questo inizia ad appiattirsi ai poli e a rigonfiarsi all'equatore. In aggiunta avete delle correnti generate dall'attrazione gravitazionale della Terra, e così si genera una forma a limone con l'asse maggiore che punta verso la Terra''. I ricercatori hanno anche scoperto che la distribuzione della massa sulla Luna è così cambiata nel tempo che oggi il campo gravitazionale risulta non allineato ma inclinato di 34 gradi rispetto all'asse principale del 'limone'. Questo significa che la faccia della Luna visibile dalla Terra non è più quella di un tempo, ma è leggermente spostata.

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Ricostruiti gli Inferi, ecco la Terra sconvolta dagli asteroidi

Rappresentazione artistica della superficie della Terra primitiva, segnata dagli impatti degli asteroidi; sullo sfondo la Luna (fonte: Simone Marchi)

Distese d'acqua in ebollizione e roccia fusa sotto il continuo bombardamento di asteroidi e comete, con impatti fino a 10.000 volte più violenti di quello che ha cancellato i dinosauri: era questa la Terra circa quattro miliardi di anni fa, nell'Adeano, il periodo il cui nome deriva dal greco 'Ade', ossia 'Inferi'. Ad esplorarlo, ricostruendo per la prima volta il numero e l'energia degli impatti, è la ricerca coordinata dall'italiano Simone Marchi, del Southwest Research Institute di Boulder (Colorado), pubblicata sula rivista Nature.

''Sapevamo che durante l'Adeano la Terra è stata bombardata da asteroidi e comete, ma finora non conoscevamo ne' il numero degli impatti ne' le loro dimensioni'', osserva Marchi. Questo perchè, spiega, ''mancano testimonianze geologiche di quegli eventi''. Sono infatti pochissime le rocce che conservano la memoria di quell'epoca: le più antiche finora trovate hanno soltanto 3,8 miliardi di anni.

Così il gruppo di Marchi ha combinato dati provenienti da ambiti diversi. Il punto di riferimento principale è la Luna, con le miriadi di crateri che costellano la sua superficie, ''è un testimone perfetto per ricostruire le collisioni che hanno segnato l'evoluzione della crosta terrestre'', osserva il ricercatore. Si sono rivelati utili anche i meteoriti e la distribuzione degli zirconi, i minuscoli minerali che si formano nella roccia fusa e che si cristallizzano in determinati intervalli di temperatura.

Tutti insieme, i dati forniti da questi elementi hanno permesso di ottenere un modello dinamico dei tempi e delle dimensioni degli impatti che hanno sconvolto la Terra e ne hanno 'ridisegnato' più volte la superficie, facendo fondere e ricompattare le rocce, e facendo bollire ed evaporare gli oceani.

Alcuni degli asteroidi caduti sulla Terra avevano un diametro di 10 chilometri e oltre, ma anche oggetti dal diametro di 5 chilometri potevano rilasciare una quantità di energia tale da far bollire gli oceani, 'sterilizzando' il pianeta.

Ci sono stati poi impatti straordinariamente violenti. Per esempio è probabile che almeno quattro volte durante l'Adeano si siano abbattuti sulla Terra asteroidi dal diametro maggiore a mille chilometri. Fra tre e sette potrebbero essere stati invece gli impatti di asteroidi dal diametro superiore a 500 chilometri, l'ultimo dei quali avvenuto circa quattro miliardi di anni fa. 

L'ipotesi dei ricercatori è che la vita sulla Terra possa essere comparsa più volte. Potrebbe, per esempio, essere emersa già nell'Adeano, nelle pochissime terre emerse risparmiate dagli impatti, con forme capaci di resistere alle condizioni estreme che esistevano allora.

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