Pianeti rocciosi a rapida formazione come la Terra
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Uno studio basato su analisi del mantello terrestre e osservazioni celesti rivelano come il processo di formazione di un pianeta abitabile debba avvenire in un breve lasso di tempo


Fonte Curtis D. Williams et al, Capture of nebular gases during Earth's accretion is preserved in deep-mantle neon, Nature (2018)


Rappresentazione della formazione planetaria.
Rappresentazione della formazione planetaria.

Secondo uno studio pubblicato su Nature, la Terra si sarebbe formata relativamente presto nella storia del Sistema Solare , intrappolando acqua e gas all'interno del mantello. Lo studio potrebbe giocare un ruolo importante per la scoperta di esopianeti in grado di supportare forme viventi. 

Per arrivare alla tesi sono stati utilizzati dati terrestri e spaziali mirati su isotopi del neon al fine di determinare il processo di formazione planetaria. Posizione e età del neon nel mantello consentono infatti di derivare l'epoca di formazione terrestre, risultando come tracciante per altri elementi come acqua, anidride carbonica e azoto. Contrariamente a questi composti, il neon è un gas nobile inerte, non viene influenzato dai processi chimici e biologici mantenendo quindi memoria delle proprie origini.  

Ci sono tre idee in competizione riguardo la formazione della Terra a partire dal disco protoplanetario di gas e polvere e sulla modalità con la quale acqua e gas siano giunti sul nostro pianeta durante la fase di crescita.

  • Nel primo modello il pianeta è cresciuto in modo relativamente veloce in un tempo tra 2 e 5 milioni di anni, catturando gas dalla nebulosa primordiale.
  • Nel secondo modello le particelle di polvere si sono formate e sono state irradiate dal Sole prima di condensare in oggetti in miniatura chiamati planetesimi, poi andati ad accrescere la Terra.
  • Nella terza ipotesi, la Terra si è formata lentamente e i gas sono stati apportati da meteoriti di tipo condrite carbonacea molto ricche di acqua, carbonio e azoto.

Ciascun modello ha conseguenze sull'aspetto della giovane Terra: nel primo caso la Terra avrebbe presentato una gran quantità di idrogeno nei pressi della superficie mentre nel terzo caso l'idrogeno sarebbe stato maggiormente ossidato. 

Per capire quale dei tre modelli sia quello con maggior probabilità di descrivere esattamente la storia, il team di scienziati ha misurato i tassi degli isotopi del neon intrappolati nel mantello terrestre, precisamente gli isotopi 20, 21 e 22, tutti e tre stabili e non radioattivi. Il neon-21 si forma per decadimento radioattivo dell'uranio mentre il neon-20 e il neon-21 sono stabili fin dalla formazione della Terra. Dallo studio dei basalti presenti nei fondali oceanici, sputati fuori dal profondo terrestre e raffreddati dall'oceano prima di essere raccolti da una apposita spedizione, è stato possibile ottenere i dati cercati. 

Non solo dati terrestri, tuttavia: precedenti ricerche hanno fissato il tasso isotopico della nebulosa solare derivandolo dalle particelle del vento solare , con  le "particelle irradiate" ottenute dal suolo lunare e dalle meteoriti. 

Il tutto sembra supportare il modello della formazione rapida della Terra: il mantello terrestre conterrebbe quindi neon proveniente dalla nube solare primordiale.  Per assorbire neon e composti alla base della vita, quindi, sembra che un pianeta debba acquisire una dimensione almeno pari a quella di Marte prima che la nube primordiale venga dissipata, un tempo pari a due o tre milioni di anni. 

In base alle osservazioni di ALMA sembra che lo stesso processo sia presente anche altrove nell'universo: bande scure nel disco di polvere sono state già osservate e questo può derivare da un processo di formazione planetaria in atto.