Ricercatori delle Università di Berna e Zurigo e dell'ETH Zürich mostrano come si è formato Giove. I dati raccolti dai meteoriti avevano indicato che la crescita del pianeta gigante era stata ritardata di 2 milioni di anni. Ora, i ricercatori hanno trovato una spiegazione:le collisioni con rocce delle dimensioni di un chilometro hanno generato un'elevata energia, il che significava che in questa fase, quasi nessun aumento di gas potrebbe avvenire, e il pianeta poteva crescere solo lentamente.

Con un diametro dell'equatore di circa 143, 000 chilometri, Giove è il pianeta più grande del sistema solare e ha 300 volte la massa della Terra. Il meccanismo di formazione di pianeti giganti come Giove è stato oggetto di accesi dibattiti per diversi decenni. Ora, Gli astrofisici del Centro nazionale svizzero di competenza nella ricerca (NCCR) PlanetS delle Università di Berna e Zurigo e ETH Zürich hanno collaborato per spiegare i precedenti enigmi su come si è formato Giove. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Astronomia della natura .

"Potremmo dimostrare che Giove è cresciuto in modi diversi, fasi distinte, " spiega Giulia Venturini, postdoc presso l'Università di Zurigo. "Particolarmente interessante è che non è lo stesso tipo di corpi che portano massa ed energia, " aggiunge Yann Alibert, Science Officer di PlanetS e primo autore dell'articolo. Primo, l'embrione planetario si è rapidamente accresciuto piccolo, ciottoli di dimensioni centimetriche e costruì rapidamente un nucleo durante il suo primo milione di anni. I successivi 2 milioni di anni furono dominati da un più lento accrescimento di grandi, rocce chilometriche chiamate planetesimi. Colpiscono il pianeta in crescita con grande energia, rilasciando calore. "Durante la prima fase, i sassi portavano la massa, " spiega Yann Alibert." Nella seconda fase, i planetesimi aggiungevano anche un po' di massa, ma soprattutto, hanno portato energia." Dopo 3 milioni di anni, Giove era cresciuto fino a diventare un corpo di 50 masse terrestri. La terza fase di formazione è stata dominata dall'accrescimento di gas incontrollato, portando a un gigante gassoso con più di 300 masse terrestri.

Sistema solare diviso in due parti

Il nuovo modello per la nascita di Giove corrisponde ai nuovi dati sui meteoriti presentati in una conferenza negli Stati Uniti l'anno scorso. All'inizio, Julia Venturini e Yann Alibert sono rimasti perplessi quando hanno appreso i risultati. Le misurazioni della composizione dei meteoriti hanno mostrato che nell'era primordiale del sistema solare, la nebulosa solare è stata divisa in due regioni nell'arco di 2 milioni di anni. Si potrebbe quindi concludere che Giove ha agito come una sorta di barriera quando è cresciuto da 20 a 50 masse terrestri. Durante questo periodo, il pianeta in formazione deve aver perturbato il disco di polvere, creando una densità eccessiva che intrappolava i ciottoli al di fuori della sua orbita. Perciò, il materiale proveniente dalle regioni esterne non poteva mescolarsi con il materiale delle regioni interne finché il pianeta non avesse raggiunto una massa sufficiente per perturbare e disperdere le rocce verso l'interno.

"Com'è possibile che Giove abbia impiegato 2 milioni di anni per crescere da 20 a 50 masse terrestri?" chiese Giulia Venturini. "Sembrava troppo lungo. Questa è stata la domanda scatenante che ha motivato il nostro studio".

È iniziata una discussione via e-mail tra i ricercatori NCCR PlanetS delle Università di Berna e Zurigo e ETH Zürich, e la settimana successiva, esperti nel campo dell'astrofisica, chimica spaziale e idrodinamica hanno organizzato un incontro a Berna. "Tra un paio d'ore, sapevamo cosa dovevamo calcolare per il nostro studio, " afferma Yann Alibert:"Questo è stato possibile solo nell'ambito del NCCR, che collega scienziati di vari campi."

Con i loro calcoli, i ricercatori hanno dimostrato che il periodo durante il quale il giovane pianeta aveva una massa compresa tra 15 e 50 masse terrestri era molto più lungo di quanto si pensasse in precedenza. Durante questa fase di formazione, le collisioni con le rocce chilometriche hanno fornito energia sufficiente per riscaldare l'atmosfera gassosa del giovane Giove e hanno impedito un rapido raffreddamento, contrazione e ulteriore accrescimento di gas. "I ciottoli sono importanti nelle prime fasi per costruire rapidamente un nucleo, ma il calore fornito dai planetesimi è cruciale per ritardare l'accrescimento del gas in modo che corrisponda alla scala temporale data dai dati del meteorite, scrivono gli astrofisici. Sono convinti che i loro risultati forniscano elementi chiave per risolvere altri problemi di vecchia data riguardanti la formazione di Urano e Nettuno e degli esopianeti in questo regime di massa.