Gli scienziati spaziali guidati dall'Università di Leicester hanno combinato prove provenienti da simulazioni, osservazioni e analisi di meteoriti per ricreare l'instabilità orbitale causata dallo spostamento dei pianeti giganti del nostro sistema solare nelle loro posizioni attuali, noto da 20 anni come il modello di Nizza.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Science e presentato all'Assemblea Generale dell'Unione Geologica Europea a Vienna.

All’inizio del sistema solare, i pianeti giganti – Giove, Saturno, Urano e Nettuno – avevano orbite più circolari e più compatte di quelle odierne. Precedenti ricerche avevano stabilito che l’instabilità orbitale nel sistema solare aveva cambiato la configurazione orbitale e causato la dispersione dei planetesimi più piccoli. Molti di questi si sono scontrati con i pianeti terrestri interni in quello che gli scienziati hanno definito il bombardamento tardivo pesante.

L'autrice principale, la Dott.ssa Chrysa Avdellidou della Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Leicester, ha dichiarato:"La domanda è:quando è successo? Le orbite di questi pianeti si sono destabilizzate a causa di alcuni processi dinamici e poi hanno preso le loro posizioni finali che vediamo oggi. Ogni momento ha un'implicazione diversa ed è stato un grande argomento di dibattito nella comunità."

"Ciò che abbiamo cercato di fare con questo lavoro non è stato solo fare uno studio dinamico puro, ma combinare diversi tipi di studi, collegando osservazioni, simulazioni dinamiche e studi sui meteoriti."

Si sono concentrati su un tipo di meteorite noto come condriti enstatite, che hanno una composizione molto simile alla Terra e rapporti isotopici molto simili, il che significa che si sono formati nelle nostre vicinanze. Effettuando osservazioni spettroscopiche utilizzando telescopi terrestri, hanno collegato quei meteoriti alla loro fonte:una famiglia di frammenti nella fascia degli asteroidi nota come Athor.

Ciò suggerisce che Athor fosse originariamente molto più grande e si fosse formato più vicino al sole e che abbia subito una collisione che ne ridusse le dimensioni fuori dalla fascia degli asteroidi.

Per spiegare come Athor sia finito nella fascia degli asteroidi, gli scienziati hanno testato vari scenari utilizzando simulazioni dinamiche, concludendo che la spiegazione più probabile era l’instabilità gravitazionale che ha spostato i pianeti giganti nelle loro orbite attuali. L'analisi dei meteoriti ha mostrato che ciò è avvenuto non prima di 60 milioni di anni dopo l'inizio della formazione del sistema solare.

Precedenti prove provenienti da asteroidi nell'orbita di Giove hanno anche posto dei vincoli su quanto tardi si è verificato questo evento, con gli scienziati che hanno concluso che l'instabilità gravitazionale deve essersi verificata tra 60 e 100 milioni di anni dopo la nascita del sistema solare, 4,56 miliardi di anni fa.

Precedenti prove hanno dimostrato che la luna della Terra si è formata durante questo periodo, con un'ipotesi che un planetesimo noto come Theia si sia scontrato con la Terra e che i detriti di quella collisione abbiano formato la luna.

La tempistica dell'instabilità orbitale è importante in quanto determina quando si svilupperanno alcune delle caratteristiche familiari del nostro sistema solare e potrebbero anche avere un impatto sull'abitabilità del nostro pianeta.

Il dottor Avdellidou ha aggiunto:"È come se avessi un puzzle, capisci che qualcosa dovrebbe essere successo e provi a mettere gli eventi nell'ordine corretto per creare l'immagine che vedi oggi. La novità dello studio è che non siamo facendo solo simulazioni dinamiche pure, o solo esperimenti, o solo osservazioni telescopiche."

"Una volta c'erano cinque pianeti interni nel nostro sistema solare e non quattro, quindi ciò potrebbe avere implicazioni per altre cose, come il modo in cui formiamo pianeti abitabili. Domande come:quando esattamente gli oggetti arrivarono a trasportare sostanze organiche volatili dal nostro pianeta sulla Terra e su Marte? "

Marco Delbo, coautore dello studio e direttore della ricerca presso l'Osservatorio di Nizza in Francia, ha dichiarato:"Il tempismo è molto importante perché molti planetesimi popolavano il nostro sistema solare all'inizio. E l'instabilità li cancella, quindi se ciò accade 10 milioni di anni dopo l'inizio del sistema solare, elimini immediatamente i planetesimi, mentre se lo fai dopo 60 milioni di anni, hai più tempo per portare materiali sulla Terra e su Marte."