Spiegata la formazione di Urano e Nettuno

Urano e Nettuno. Crediti: NASA

Sono i pianeti più lontani nel nostro Sistema solare, giganti, ghiacciati e gassosi. Parliamo di Urano e Nettuno, che hanno una massa circa quindici volte quella della Terra, sono composti fino al 90% di ghiaccio, e contengono un’alta quantità di carbonio. Da quando, nel 2006, Plutone è stato escluso dalla lista dei pianeti è Nettuno quello più remoto. Di recente un team di ricercatori francesi e americani guidati dall’istituto UTINAM (CNRS/Université de Franche-Comté) ha proposto una soluzione a un mistero a cui gli esperti cercano una risposta da decenni, fornendo degli indizi in più sulla composizione chimica dei due pianeti e sulla loro formazione. Il gruppo di scienziati ha focalizzato la ricerca sulla posizione dei due lontani corpi portando all’attenzione della comunità scientifica un nuovo modello.

A parte un rapido fly by della sonda Voyager 2 nel 1986 (Urano) e nel 1989 (Nettuno) e una fotografia scattata da Cassini, per caso, in direzione di Urano, i due pianeti non sono mai stati studiati nel dettaglio da orbiter inviati dalla Terra. Studi e modelli realizzati in precedenza non hanno potuto spiegare finora la loro formazione, soprattutto considerando la regione in cui si trovano oggi, cioè ai confini del nostro sistema planetario. Perché? Questa zona, secondo gli esperti, non presenterebbe gli elementi idonei alla rapida formazione di due pianeti come Urano e Nettuno. Nel momento in cui la nebulosa di polvere che ha dato vita al nostro sistema si è dissolta sicuramente non è stato più possibile formare nuovi pianeti.

A portare sulla Terra qualche indizio in più è stato l’osservatorio orbitante Herschel dell’ESA con il quale i ricercatori hanno studiato la composizione isotopica dei due pianeti, concentrandosi sul rapporto D/H (deuterio/idrogeno) che tra i planetologi è un indicatore importante per capire l’origine degli elementi alla base della formazione del Sistema solare. Questo rapporto isotopico è molto sensibile alla temperatura della nebulosa protosolare (bassi vicino al Sole aumentano con la distanza). Alcuni modelli affermano che Urano e Nettuno si siano formati nella stessa regione in cui hanno avuto origine le comete (la Nube di Oort) e dovrebbero quindi avere un elevato rapporto D/H. Al contrario, però, le misurazioni effettuate da Herschel mostrano che questo rapporto relativo ai due pianeti è molto inferiore rispetto a quello misurato in alcune comete.

Lo studio pubblicato qualche giorno fa su The Astrophysical Journal risolve questo problema una volta per tutte proponendo un modello basato su simulazioni dettagliate della distribuzione e del trasporto dei più abbondanti elementi volatili che erano presenti nella nebulosa protosolare cioè ossigeno, monossido di carbonio e azoto (H₂O, CO e N₂₎. Queste simulazioni mostrano dei “picchi” di materiale solido nelle regioni in cui la temperatura è sufficientemente bassa per la condensazione del gas (linea del ghiaccio).  I risultati mostrano che Urano e Nettuno apparentemente si sono formati sulla linea del ghiaccio del monossido di carbonio (CO). L’accrescimento di grandi quantità di monossido di carbonio con basse quantità di H2O di provenienza cometaria fornisce il valore del rapporto D/H. Inoltre, poiché la linea di ghiaccio di azoto si trova un più lontana, i pianeti si sono formati naturalmente con una quantità più bassa di azoto.

La comunità scientifica, però, ha in mente qualcosa che va oltre Herschel per lo studio più approfondito di questi remoti corpi del nostro Sistema solare: qualche mese fa è stata proposta all’Agenzia Spaziale Europea la missione ODINUS (Origins, Dynamics and Interiors of Neptunian and Uranian Systems), frutto di una collaborazione internazionale con una forte impronta italiana, grazie al lavoro dei ricercatori dell’INAF. Il progetto non è stato approvato, ma i ricercatori hanno dato vita a un secondo progetto, LOKI, che tenesse conto sia dei costi che del tempo necessario per raggiungere l’obiettivo.

Per saperne di più:

Leggi QUI lo studio pubblicato su The Astrophysical Journal: “The measured compositions of Uranus and Neptune from their formation on the co ice line”, di Mohamad Ali-Dib et al.

Fonte: Media INAF | Scritto da Eleonora Ferroni