Il Sistema Solare

Generalità. Il sistema solare è costituito dalla materia residua originatasi quando si è formato il Sole. Le stelle, infatti, nascono dal collasso gravitazionale di una nube di gas (cioè, dalla compressione della nube dovuta al suo stesso peso); attorno ad esse, a partire da ciò che è rimasto della nube, possono addensarsi dei corpi più piccoli, i pianeti.

Le origini del Sole e del Sistema Solare. Gli astronomi attualmente ritengono che la prima fase della formazione della nebulosa solare fu caratterizzata da una sottile nube di gas e polvere che in seguito, grazie a un evento esterno, forse l’esplosione di una supernova vicina, cominciò a collassare su se stessa. Appena si fu formato un ammasso di materiale più denso, la gravità provocò l’accelerazione del processo di collassamento, favorita da una lenta rotazione iniziale che ha dato alla nebulosa una forma discoidale con il protosole al centro. La temperatura al centro della nebulosa cominciò ad aumentare per l’attrito fino a raggiungere valori elevatissimi. Si innescarono così i processi nucleari necessari all’attività.

Dalle particelle ai pianeti. I primi corpi che si formarono dalla nebulosa solare, con dimensioni variabili da pochi chilometri a qualche centinaio, sono chiamati planetesimi. Erano masse informi che non avevano sufficiente gravità interna per diventare sferiche. Poi, nel corso di alcune decine di migliaia di anni, questi planetesimi crebbero fino a diventare dei protopianeti con diametri tra i 100 e i 500 Km. A questo punto, avendo una massa in grado di attrarre corpi più piccoli, acquisirono un aspetto sferico uniforme. I pianeti terrestri, ovvero Mercurio, Venere, Terra e Marte impiegarono circa 100 milioni di anni per crescere da protopianeti alle dimensioni attuali utilizzando l’accumulo delle masse più piccole. Questo processo svuotò una larga regione attorno a ogni protopianeta e portò all’attuale separazione tra i pianeti. Non tutti i planetesimi diedero vita a corpi di maggiori dimensioni; alcuni di quelli rocciosi e metallici non s’ingrandirono e formarono gli asteroidi.

Caldo e freddo. Circa cinque miliardi di anni fa il Sole cominciò a formarsi e irraggiare energia. Il calore emesso dal Sole, oltre al suo campo magnetico, ha influenzato la composizione del gas e del pulviscolo nelle differenti regioni della nebulosa solare. I pianeti in via di formazione erano composti dalla stessa combinazione di polveri e particelle gassose che li circondavano. La temperatura al centro della nebulosa era troppo elevata perché qualsiasi piccolo frammento potesse solidificarsi; infatti solo quando è scesa a 1000 °C i materiali come il ferro si sono potuti condensare, mentre temperature ancora più basse permisero la nascita di corpi costituiti da ghiaccio. La nebulosa solare, insomma, aveva composizioni differenti a seconda della distanza dal Sole. In alcune aree la temperatura troppo alta non permise ad alcuni materiali di condensarsi e di entrare così nella composizione finale di un pianeta.

Pianeti e temperatura. I pianeti attualmente conosciuti che compongono il Sistema Solare sono, partendo dal Sole, Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno, Plutone. Gli studi effettuati suggeriscono che fosse necessaria una temperatura minima per provocare la formazione di ogni pianeta: queste temperature sono, ad esempio, 1100 °C per Mercurio, 600 °C per Venere, 300 °C per la Terra, 100 °C per Marte, 100 °C per Giove. Giove, Saturno, Urano e Nettuno hanno conservato una percentuale di idrogeno ed elio gassosi molto simili a quella della nebulosa originaria dalla quale ha avuto vita il Sistema Solare, ed hanno dunque una densità minore degli altri pianeti. Questi pianeti, inoltre hanno molti satelliti composti da ghiaccio e ciò dimostra evidentemente che in questa parte del giovane Sistema Solare la temperatura media non è mai stata superiore a 0 °C.

Le cicatrici del tempo. I pianeti e i satelliti rocciosi hanno subito mutamenti continui dal momento della loro formazione iniziale. Questi cambiamenti si sono manifestati per una notevole varietà di fenomeni, tra cui la formazione di crateri, la fusione di rocce e le eruzioni vulcaniche. La nascita di un cratere (fenomeno comune nelle prime fasi della storia del Sistema Solare) avviene quando un corpo (meteorite, asteroide, cometa, ecc.) colpisce la superficie di un pianeta, provocando l’emissione di onde d’urto attraverso tutta la roccia circostante. La grande violenza dell’impatto fa vaporizzare il corpo e scaglia frammenti incandescenti a grande distanza dal cratere. Grazie allo studio della superficie della Luna, dove gli effetti dell’erosione sono estremamente ridotti per la mancanza di vento e pioggia, gli astronomi hanno potuto osservare che il tasso di formazione dei crateri ha subito mutazioni nel corso del tempo.