pubblicato a dicembre 2024
prossima pubblicazione 2025
universo
La formazione del pianeta Terra
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L’età della Terra è stimata intorno a 4,4 – 4,6 miliardi di anni. È una stima realistica, basata su modelli e sistemi di datazione sempre più complessi, e sulle scoperte che si fanno sugli altri oggetti del nostro Sistema Solare, in primo luogo asteroidi e meteoriti.
È però pur sempre una stima: il problema non sono le tecnologie in dotazione, quanto la Terra stessa. La sua storia geologica rende infatti impossibile (o molto improbabile) trovare “solidi” che risalgono a un’era in cui di solido sulla Terra c’era ben poco o nulla.
Alcuni eventi possono però aiutare, come la scoperta di tracce lasciate da organismi viventi: un esempio sono le recenti scoperte di “stromatoliti” lasciate in eredita dai primi microrganismi che si affacciavano alla vita 3,48 miliardi di anni fa.
Un’altro evento a cui si può risalire è il cosi detto “intenso bombardamento tardivo di asteroidi“, che ci porta indietro nel tempo fino a 3,8 – 4,1 miliardi di anni fa.
Alcuni zirconi di origine ignea (ossia da fusione), anziché sedimentaria, rinvenuti in una remota regione dell’Australia fanno fare ancora un’altro passo indietro nel tempo, fino a 4,4 miliardi di anni fa circa. Insieme agli indizi che arrivano dallo Spazio, questi sono alcuni degli elementi che contribuiscono alla stima attuale dell’età del nostro pianeta.
La formazione del Sistema Solare
La Terra si formò 9,2 miliardi di anni dopo il Big Bang. Il sistema solare, inclusa la Terra si formò a partire da una grande nube in rotazione, di polveri e gas interstellari, chiamata “nebulosa solare“, che era in orbita attorno al centro della nostra Galassia. Era composta di idrogeno ed elio, prodottisi dal Big Bang avvenuto 13,7 miliardi di anni fa, ma anche da materiali più pesanti emessi dalle supernove.
Circa 4,6 miliardi di anni fa, la nebulosa solare cominciò a contrarsi, probabilmente a causa dell’onda d’urto provocata dall’esplosione di una supernova vicina. Una tale onda di shock avrebbe impartito alla nebulosa una cerata velocità angolare. Quando la nebulosa cominciò ad accelerare la sua rotazione, la gravità e l’inerzia l’appiattirono in un disco protoplanetario.
La formazione del Sole
L’accumulo di materiale, l’aumento della velocità di rotazione e la pressione della forza di gravità crearono un enorme aumento dell’energia cinetica, e quindi del calore interno al centro. L’impossibilità di trasferire quell’energia all’esterno attraverso altri processi, che avrebbero permesso una riduzione della temperatura, alla fine portò ad attivare la fusione nucleare dell’idrogeno in elio, e quindi, dopo la contrazione dei gas, si innescò una stella T Tauri che divenne il nostro Sole. Nel frattempo, dato che la gravità costringeva la materia a condensarsi intorno agli oggetti in orbita, al di fuori dell’attrazione del nuovo sole, le particelle di polvere e il resto del disco protoplanetario cominciarono a separarsi in anelli.
Frammenti più grandi collisero l’uno con l’altro e formarono oggetti sempre più grandi, fino a diventare infine protopianeti. Tra questi ultimi, un agglomerato di materia si trova approssimativamente a 150 milioni di chilometri dal centro: la futura Terra.
La formazione dei continenti
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Il forte aumento delle temperature determinò la fusione di tutti i minerali, che vennero ridistribuiti all’interno del pianeta: i più pesanti, come il ferro e il nichel, sprofondarono e formarono il nucleo; i più leggeri, come l’alluminio, il sodio, il potassio ed il silicio, si spostarono verso la superficie, dove formarono gli involucri più esterni della Terra: il mantello e la crosta.
Le rocce più antiche ritrovate sulla Terra hanno poco più di 4 miliardi di anni e affioramenti ritrovati in Groenlandia e Australia risalgono al periodo subito successivo alla formazione della crosta terrestre.
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Dopo averci regalato, nel 2015, le prime immagini ravvicinate di Plutone, la sonda New Horizons, della Nasa, prosegue da ormai quasi un decennio il suo viaggio ai confini del Sistema Solare, esplorando la misteriosa fascia di Kuiper. Scoprendo, per altro, che questa regione popolata da migliaia di asteroidi e altri piccoli corpi è molto più estesa di quanto pensassimo.
Dai modelli correnti, ci si aspetta che la popolazione di corpi della fascia di Kuiper, e con essa la densità della polvere che ne risulta, vadano a calare a distanze maggiori di 50 UA, circa 7,5 miliardi di km dal Sole. I nuovi dati, invece, sembrano contraddire questa previsione: la fascia di Kuiper potrebbe estendersi per molti miliardi di km al di là delle aspettative attuali, fino a 80 UA, circa 12 miliardi di km dal Sole. Potrebbe addirittura esistere una seconda fascia, oltre a qualla già nota.
Il Portale delle curiosità di Cristina G.H.
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La fascia di Kuiper
La fascia di Kuiper è una regione del Sistema Solare che si estende dall’orbita di Nettuno (alla distanza di 30 UA – unità astronomiche) fino a 50 UA dal Sole. I primi a suggerire l’esistenza di questa fascia furono, nel 1930, i due astronomi Frederick C. Leonard e Armin Otto Leuschner. Nel 1943 Kenneth E. Edgeworth sugerì che quello spazio oltre Nettuno doveva essere formato da numerosi piccoli corpi che non si condensarono in pianeti durante la formazione del Sistema Solare, perché a quella distanza erano troppo separati.
Composizione ed estensione della fascia di Kuiper
Oggi sapiamo che, la fascia di Kuiper è esterna, rispetto all’orbita dei pianeti maggiori ed è simile alla facia principale degli asteroidi, ma 20 volte più estesa e da 20 a 200 volte più massiccia. Inoltre, mentre la fascia principale è costituita, in gran parte, da asteroidi di natura rocciosa, gli oggetti della fascia di Kuiper sono composti principalmente da sostanze volatili congelate, come ammoniaca, metano e acqua.
Nella fascia sono stati scoperti oltre 1000 oggetti (Kuiper belt objects, o KBO) e si pensa che ne possano esistere oltre 100.000, con diametro superiore ai 100 km. Il più grande è Plutone e il più massiccio è il pianeta nano Eris, scoperto nel 2005, anche se parte degli scienziati considerano Eris facente parte del disco diffuso pittosto che della fascia di Kuiper.
Novità dalla sonda New Horizons
Il Big Bang
Il Big Bang è un modello cosmologico basato sull’idea che l’universo iniziò a espandersi a velocità elevatissima in un tempo finito nel passato, a partire da una condizione di curvatura, temperatura e densità estreme, e che questo processo continui tuttora. È il modello predominante nella comunità scientifica sulla base di prove e osservazioni astronomiche.
In particolare, la buona corrispondenza dell’abbondanza cosmica degli elementi leggeri come l’idrogeno e l’elio, con i valori previsti in seguito al processo di nucleo-sintesi primordiale, e ancor più l’esistenza della radiazione di fondo, con uno spettro in linea con quello di corpo nero, hanno convinto la maggior parte degli scienziati che un evento simile a Big Bang ha avuto luogo circa 14 miliardi di anni fa.
Tuttavia, la teoria ha dei limiti. Procedendo idealmente a ritroso nel tempo, in un processo inverso all’espansione, densità e temperatura aumentano fino ad un istante nel cui intorno, questi valori tendono all’infinito ed il volume tende a zero, cosi che le attuali teorie fisiche non sono più applicabili (singolarità). Per questo la teoria non è adeguata a descrivere la condizione iniziale, ma fornisce un’ottima descrizione dell’evoluzione dell’universo da un determinato momento in poi.
Quindi, si è ipotizzato che l’universo fosse nato da un’esplosione che ha preso il nome di Big Bang. Prima del Big Bang, l’universo era concentrato in una sfera, con temperature e densità infinite. All’interno era presente un plasma, uno stato della materia in cui nuclei ed elettroni sono liberi di muoversi caoticamente, costituito da quark e gluoni. Questa situazione era molto instabile e per questo si è arrivati ad un’esplosione. Le fasi successive all’esplosione sono suddivise in diverse “ere“: l’era dell’età quantistica, l’era elettrodebole, l’era dominata dalle radiazioni e l’era dominata dalla materia.
In seguito si sono sviluppate varie teorie sull'evoluzione dell'universo:
- L’universo avrebbe continuato ad espandersi fino ad un certo punto e poi avrebbe arrestato il proprio inrandimento;
- La velocità alla quale l’universo si espande si sarebbe dovuta ridurre e l’accelerazione arrivata a zero sarebbe diventata negativa portando ad un Big Crunch e ritornando allo stato di singolarità;
- L’universo avrebbe continuato ad espandersi all’infinito.
L’ultima teoria è stata proposta da Alan Guth nel 1984 ed è stata accolta dalla maggior parte degli studiosi. La teoria del Big Bang è stata formulata da Alexander Friedmann nel 1929 e completata da George Gamow nel 1940.
In origine, quindi, tutto era concentrato in un minuscolo punto, dalla densità e gravità infinite: il tempo e lo spazio erano pari a zero e la temperatura era nell’ordine di miliardi di gradi.
Cosa ci fosse prima rimane ancora un mistero, dal momento che gli scienziati non avanzano ipotesi, ritenendo i momenti anteriori a tale istante come inconoscibili da qualsiasi teoria.
Il termine di “Big Bang” è stato coniato da Fred Hoyle nel 1949 durante un programma radiofonico sulla BBC ed era usato in senso dispregiativo.
Curiosità galattiche
- Nel corso degli ultimi anni si è riusciti ad avere un quadro molto diverso, rispetto a quanto si conosceva prima delle loro osservazioni, che iniziarono nel 1990, a partire da un numero di galassie esistenti. Stando ad alcune ricerche che hanno analizzato e puntato le galassie, risulta che nel nostro universo esistono almeno 2000 miliardi di galassie.
- Se la Terra è il pianeta azzurro, gli altri pianeti non sono meno colorati. Marte è marroncino (tipo caramelle mou), Giove è a strisce, Saturno è color bronzo, Urano verdognolo, Nettuno è blu intenso.
- Mercurio è il più piccolo pianeta del Sistema Solare. È più piccolo, infatti, rispetto a Titano e Ganimede, due satelliti naturali di Saturno e Giove. Basta pensare che il suo raggio è di 2440 km, simile a quello della nostra Luna, 1737 km.
Su Mercurio c’è una grande differenza tra la temperatura durante il giorno e la notte. All’equatore di Mercurio, infatti, si può passare dai 450° ai -180°.
La Terra impiega 24 ore a girare attorno al proprio asse e 365 giorni per ruotare attorno al Sole. Mercurio impiega circa 59 giorni per ruotare attorno al suo asse e 88 per ruotare attorno al Sole. Si tratta di una sincronia perfetta: ogni 3 giri su se stesso fa 2 giri attorno al Sole. - Il pianeta più distante dalla nostra stella è anche il più lento nel suo moto. Nettuno impiega circa 165 anni per compiere un’orbita attorno al Sole. Ciò significa che da quando è stato scoperto, nel 1846, su Nettuno è passato appena “un’anno”.
- Sono state trovate complesse molecole organiche su Encelado, un satellite di Saturno. È l’unico corpo celeste, oltre la Terra, che soddisfa tutti i requisiti di base per la vita come la conosciamo.
