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L'universo

Origine del sistema solare

I metodi di datazione radioattiva permettono di assegnare un'età massima di circa 4,5 x 109 anni alle rocce della Terra e di avanzare una stima analoga per l'età delle rocce lunari e di alcuni meteoriti. Per il Sole, studiando struttura ed evoluzione, si stima un'età massima di quasi 5 x 109 anni. Tenendo conto di questa concordanza tra i vari dati, si può affermare che i primi eventi collegati alla formazione dei pianeti ebbero inizio circa 4,6 miliardi di anni fa.

Una teoria circa l'origine del sistema solare deve essere in grado di spiegare in modo coerente i seguenti tipi di osservazioni:

1. il sistema solare è isolato dagli altri oggetti celesti e costituito soprattutto di spazio vuoto, essendo la massa concentrata per il 99% nel Sole;

2. i pianeti ruotano intorno al Sole e intorno al proprio asse, muovendosi su orbite che giacciono all'incirca su uno stesso piano (con poche eccezioni);

3. i pianeti si dividono in due gruppi, in funzione di massa e composizione;

4. esiste una fascia di asteroidi che segna un limite tra i due gruppi di pianeti;

5. le superfici dei corpi del sistema solare sono tormentate da crateri di svariate dimensioni, la cui età è di circa 4 miliardi di anni;

6. i materiali reperiti mostrano un'età massima di 4,6 miliardi di anni.

Fra le teorie proposte in passato, quando i dati disponibili erano decisamente esigui rispetto a quelli attuali, si segnalano quella di Kant-Laplace e quella di Jeans.

La teoria nebulare proposta da I. Kant (1755) e P. Laplace (1796) ipotizzava che il sistema solare avesse avuto origine da una nebulosa rotante e in contrazione, la nebulosa presolare, dalla quale per effetto centrifugo si sarebbero staccati degli anelli che avrebbero poi formato per condensazione pianeti e satelliti.

Verso il 1900 J. Jeans sviluppò la teoria catastrofica, che prevedeva un evento violento, non ripetuto: l'incontro ravvicinato del Sole con un'altra stella, che avrebbe dato luogo a una colossale onda di marea, con conseguente estrazione di materia dalla massa solare, entro la quale si sarebbero poi formati i pianeti, più grandi al centro e più piccoli agli estremi. Tale teoria è oggi abbandonata: calcoli di verifica hanno dimostrato che il materiale espulso ad alta velocità si disperderebbe nello spazio, anziché condensare in pianeti.

Ricerche condotte negli ultimi anni hanno permesso di fissare le grandi linee del presumibile processo che ha portato alla formazione dei pianeti.

Oggi è concordemente accettata l'ipotesi (teoria dell'accumulazione) secondo cui, circa 5 miliardi di anni fa, il Sole e gli altri corpi del sistema solare si formarono contemporaneamente all'interno di una nube primordiale di gas e polveri, dotata di un lento moto di rotazione su se stessa. Come conseguenza di perturbazioni gravitazionali, la nube cominciò a collassare su se stessa e la sua velocità di rotazione andò aumentando man mano che le particelle di materia andavano "cadendo" verso il suo centro; per effetto della rotazione, la nube si contrasse e assunse la forma di un disco appiattito, al cui centro andava accumulandosi la maggior parte della materia originaria, mentre la materia residua andava condensandosi in una serie di anelli periferici ruotanti intorno al centro. A un certo punto, la massa centrale collassò su se stessa per effetto della gravità, dando origine al Sole. Negli anelli periferici si formarono i pianeti, come risultato di una complessa sequenza di processi di accumulazione e di aggregazione di polveri e di gas, dapprima in piccoli granuli e via via in corpi di massa maggiore (planetesimi): questi, attraendosi gravitazionalmente, formarono ammassi maggiori, i futuri pianeti.

La nube è più fredda alla periferia e diventa più calda man mano che ci si avvicina al centro e tale differenza di temperatura determina differenze fra gli oggetti che si vanno formando. I corpi più vicini al Sole, posti quindi in una zona più calda, non furono in grado di trattenere un'atmosfera formata da elementi leggeri (idrogeno ed elio): si formarono così i pianeti minori, la Luna e gli asteroidi, tutti prevalentemente rocciosi. Nelle regioni più lontane, più fredde, si formarono i pianeti maggiori, costituiti soprattutto da acqua, metano e ammoniaca congelati, e le comete. Questa ipotesi rende conto, per esempio, della divisione tra pianeti terrestri, più densi, e pianeti giganti, prevalentemente gassosi. Nei corpi più densi di massa maggiore, come la Terra, ha luogo un'ulteriore evoluzione: il materiale addensato precipita verso il centro e il calore generato dagli elementi radioattivi, aumentando la temperatura, ne determina una fusione parziale. Questo altera la distribuzione interna del materiale; le parti più leggere tendono a "galleggiare" in superficie (crosta di silicati), mentre quelle più pesanti, separandosi, si distribuiscono verso il centro (nucleo metallico).

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