Dallo zucchero filato alle rocce

Uno sguardo sul Sistema Solare primordiale

di Mattia Luca Mazzucchelli

Forse per colpa dei film, siamo abituati a vedere i meteoriti come una sciagura per l’umanità. Certo, averne uno che ti colpisce la casa non dev’essere piacevolissimo. Ma per gli scienziati che studiano le origini del Sistema Solare i meteoriti sono un’autentica risorsa: quelle rocce sono capsule in cui si trovano racchiuse le testimonianze di vicende lontane più di 4 miliardi di anni e, studiando come si sono formate, possiamo capire quali sono stati i primi momenti della vita dei pianeti che popolano il nostro sistema planetario.

Le teorie attuali recitano che attorno al giovane Sole si formò, circa 4,5 miliardi di anni fa, un disco protoplanetario fatto di gas e polveri, che poi si compattarono per costituire corpi di dimensioni sempre più grandi, fino ad arrivare ai pianeti veri e propri. Se le cose stanno veramente così, allora gli asteroidi, numerosi nella fascia tra Marte e Giove, sono alla base dell’evoluzione planetaria e semplicemente non hanno avuto modo di aggregarsi per formare un pianeta. Analizzare nel dettaglio la struttura di oggetti in orbita e piuttosto lontani da noi non è facile, ma fortunatamente gli asteroidi ogni tanto ci inviano sulla Terra dei campioni che possiamo portare anche in laboratorio: i meteoriti, appunto.

Le condriti che troviamo ora sulla Terra sono ormai molto diverse dallo zucchero filato a cui dovevano assomigliare in origine. (Cortesia: H. Raab).

Gli autori di una nuova ricerca pubblicata su “Nature Geoscience” hanno studiato il meteorite Allende, precipitato nel 1969 in Messico. Si tratta del più grande esemplare trovato sulla Terra di condrite carbonacea: meteoriti considerate tra gli oggetti più antichi del nostro Sistema Solare, formatesi appena dopo la nascita del Sole. Le condriti non sono facili da analizzare nemmeno in laboratorio, perché sono composte da grani finissimi. “Con le rocce terrestri spesso possiamo vedere la struttura a occhio nudo. Ma non possiamo certo farlo con il materiale di dimensioni inferiori al micron trovato nel meteorite”, spiega Philip Bland, ricercatore dell’Imperial College di Londra e uno degli autori dello studio. Perciò gli scienziati sono ricorsi a una tecnica chiamata electron backscatter diffraction, che consiste nello sparare verso il campione elettroni che vengono diffratti e inviati a uno schermo, dove formano delle figure da analizzare per capire la struttura del materiale. In questo modo i ricercatori hanno definito l’orientazione e la disposizione geometrica di ogni grano all’interno del meteorite, cioè il fabric. Il risultato trovato è che i componenti più fini della roccia sono disposti tutti nello stesso verso e circondano delle particelle di dimensioni maggiori chiamate condrule. Ciò suggerisce che in origine la condrite dovesse essere molto porosa e che poi, sottoposta a pressioni elevate, abbia iniziato a compattarsi fino a raggiungere una configurazione altamente ordinata. Come passo successivo i ricercatori hanno quantificato sperimentalmente la compressione necessaria per raggiungere quel fabric e hanno valutato la porosità iniziale della roccia intorno al 70-80 per cento. Quindi in origine la struttura era essenzialmente fatta di spazi vuoti, proprio come lo zucchero filato.

Il processo di compattamento delineato in questo modo si accorda bene con la teoria dei planetesimi, avvalorata anche recentemente da simulazioni al computer, secondo la quale i pianeti si sono formati per accrescimento a partire dalla polvere del disco protoplanetario. I grani hanno iniziato ad avvicinarsi aggregandosi fino a formare strutture sempre più grandi e compatte. Una volta raggiunta le dimensioni di circa un chilometro, hanno potuto attrarsi reciprocamente per attrazione gravitazionale, formando i primi protopianeti e in seguito i pianeti. Quei corpi che non si sono evoluti in protopianeti sono rimasti separati concentrandosi in fasce (come quella tra Marte e Giove), dove li troviamo ancora oggi. Insomma, la struttura compatta che vediamo oggi nei meteoriti non è quella originale, ma è dovuta agli impatti e alle turbolenze che hanno subito nel corso della propria esistenza.

Bland conclude: “Ciò che è eccitante in questo procedimento è che ci permette, per la prima volta, di ricostruire quantitativamente e in dettaglio la storia dell’accrescimento e degli impatti dei primi materiali del Sistema Solare. Il nostro lavoro è un altro passo verso la comprensione dell’origine dei pianeti e dei satelliti che ne fanno parte”. Ma Bland e i suoi collaboratori dell’Università di Liverpool, del Natural History Museum di Londra e della Curtin University, in Australia, non intendono certo fermarsi qui: proseguiranno in questi studi con la speranza di scoprire ancora più dettagli sul processo di formazione e di accrescimento dei pianeti.

Bland, P., Howard, L., Prior, D., Wheeler, J., Hough, R., & Dyl, K. (2011). Earliest rock fabric formed in the Solar System preserved in a chondrule rim Nature Geoscience, 4 (4), 244-247 DOI: 10.1038/ngeo1120