Una particolare classe di meteoriti ha offerto agli scienziati nuovi indizi su quando il pianeta Giove ha preso forma e ha vagato per il sistema solare.

Gli scienziati hanno teorizzato per anni che Giove probabilmente non era sempre nella sua orbita attuale, che è di circa cinque unità astronomiche dal sole (la distanza della Terra dal sole è un'unità astronomica). Una linea di prove che suggerisce una migrazione gioviana riguarda le dimensioni di Marte. Marte è molto più piccolo di quanto previsto dai modelli di accrescimento planetario. Una spiegazione è che Giove una volta orbitava molto più vicino al sole di quanto non faccia ora. Durante quel periodo, avrebbe travolto gran parte del materiale necessario per creare Marte di grandi dimensioni.

Ma mentre la maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che i pianeti giganti migrano, la tempistica della formazione e della migrazione di Giove è stata un mistero. È qui che entrano in gioco i meteoriti.

I meteoriti noti come condriti CB si sono formati quando gli oggetti del primo sistema solare, molto probabilmente nell'attuale fascia di asteroidi, si sono scontrati l'uno contro l'altro con incredibile velocità. Questo nuovo studio, pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , ha utilizzato simulazioni al computer per dimostrare che l'immensa gravità di Giove avrebbe fornito le giuste condizioni per il verificarsi di questi impatti iperveloci. Ciò suggerisce a sua volta che Giove era vicino alla sua dimensione attuale e si trovava da qualche parte vicino alla cintura degli asteroidi quando si sono formati i condruli CB, che era di circa 5 milioni di anni dopo la formazione dei primi solidi del sistema solare.

"Mostriamo che Giove avrebbe agitato la cintura degli asteroidi abbastanza da produrre le velocità ad alto impatto necessarie per formare queste condriti CB, " ha detto Brandon Johnson, uno scienziato planetario della Brown University che ha guidato la ricerca. "Questi meteoriti rappresentano la prima volta che il sistema solare ha sentito l'incredibile potere di Giove".

Strane strutture

Le condriti sono una classe di meteoriti costituiti da condrule, minuscole sfere di materiale precedentemente fuso, e sono tra i meteoriti più comuni trovati sulla Terra. Le condriti CB sono un sottotipo relativamente raro che ha affascinato a lungo i meteoriti.

Parte di ciò che rende le condriti CB così interessanti è che i loro condri risalgono a una finestra temporale molto ristretta nel primo sistema solare. "I condri in altri meteoriti ci danno una gamma di età diverse, "Ha detto Johnson. "Ma quelli nelle condriti CB risalgono tutti a questo breve periodo 5 milioni di anni dopo i primi solidi del sistema solare".

Ma per Johnson, chi studia le dinamiche di impatto, c'è qualcos'altro di interessante sulle condriti CB:contengono grani metallici che sembrano essere stati condensati direttamente dal ferro vaporizzato.

"La vaporizzazione del ferro richiede impatti ad altissima velocità, "Ha detto Johnson. "Devi avere una velocità di impatto di circa 20 chilometri al secondo anche solo per iniziare a vaporizzare il ferro, ma i modelli computerizzati tradizionali del primo sistema solare producono solo velocità di impatto di circa 12 chilometri al secondo nel momento in cui si sono formate le condriti CB".

Così Johnson ha lavorato con Kevin Walsh del Southwest Research Institute di Boulder, Colorado, per generare nuovi modelli al computer del periodo di formazione delle condrule, modelli che includono la presenza di Giove vicino all'attuale posizione della cintura di asteroidi.

Spinta di gravità

I grandi pianeti generano molta gravità, che può fiondare oggetti vicini ad alta velocità. La NASA spesso sfrutta questa dinamica, navicella spaziale oscillante intorno ai pianeti per generare velocità.

Walsh e Johnson hanno incluso nelle loro simulazioni uno scenario della formazione e della migrazione di Giove considerato probabile da molti scienziati planetari. Lo scenario, noto come Grand Tack (termine preso dalla vela), suggerisce che Giove si sia formato da qualche parte nel sistema solare esterno. Ma man mano che aumentava la sua densa atmosfera, ha cambiato la distribuzione della massa nella nebulosa solare gassosa che la circonda. Quel cambiamento nella densità di massa ha causato la migrazione del pianeta, muovendosi verso l'interno verso il sole fino a circa dove si trova oggi la cintura di asteroidi. Dopo, la formazione di Saturno ha creato una spinta gravitazionale che ha riportato entrambi i pianeti dove sono oggi.

"Quando includiamo il Grand Tack nel nostro modello nel momento in cui si sono formate le condriti CB, otteniamo un enorme picco nelle velocità di impatto nella cintura di asteroidi, " ha detto Walsh. "Le velocità generate nei nostri modelli sono abbastanza veloci da spiegare il ferro vaporizzato nelle condriti CB".

The most extreme collision in the model was an object with a 90-kilometer diameter slamming into a 300-kilometer body at a speed of around 33 kilometers per second. Such a collision would have vaporized 30 to 60 percent of the larger body's iron core, providing ample material for CB chondrites.

The models also show that the increase in impact velocities would have been short-lived, lasting only about 500, 000 years or so (a blink of an eye on the cosmic timescale). That short timescale allowed the researchers to conclude that Jupiter formed and migrated at roughly the same time the CB chondrites formed.

The researchers say that while the study is strong evidence for the Grand Tack migration scenario, it doesn't necessarily preclude other migration scenarios. "It's possible that Jupiter formed closer to the sun and then migrated outward, rather than the in then out migration of the Grand Tack, " Johnson said.

Whatever the scenario, the study provides strong constraints on the timing of Jupiter's presence in the inner solar system.

"In retrospect, it seems obvious that you would need something like Jupiter to stir the asteroid belt up this much, " Johnson said. "We just needed to create these models and calculate the impact speeds to connect the dots."