Quando si tratta dei primi giorni del nostro sistema solare, Giove detiene una dubbia reputazione. In un certo senso, il gigante è stato il protettore della Terra, la sua gravità ha lanciato detriti pericolosi lontano dai pianeti rocciosi. Allo stesso tempo, Giove potrebbe aver lanciato anche materiale verso l'interno, facendo schiantare asteroidi ricchi di idrogeno ed embrioni planetari, o planetesimi, in affollati pianeti terrestri.
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Ora, i ricercatori suggeriscono che così facendo, Giove e altri giganti gassosi potrebbero aver contribuito con qualcos'altro cruciale ai mondi rocciosi: l'acqua.
I mondi più imponenti potrebbero aver trasportato detriti ricchi di acqua dal sistema solare esterno per cadere sui mondi rocciosi. E nuove ricerche suggeriscono che la consegna del liquido, un ingrediente chiave per la vita come lo conosciamo, potrebbe non essere stata fortuna. Invece, tutti i sistemi planetari abbastanza fortunati da ospitare un gigante gassoso nella loro periferia dovrebbero automaticamente avere materiale ricco di acqua che cade sui loro pianeti rocciosi interni.
Dopo che i giganti del gas si sono completamente sviluppati, i detriti che lanciano verso l'interno possono essere pericolosi. Ma durante una fase chiave della loro nascita, lanciano materiale ricco di idrogeno che si chiude nella crosta terrestre e nel mantello, emergendo in seguito per legarsi con l'ossigeno e diventare acqua.
"Nel processo di formazione, inviano questa grande pila di planetesimi dappertutto e alcuni colpiscono i pianeti terrestri", ha detto Sean Raymond, un astronomo che studia come si evolvono i pianeti all'Università francese di Bordeaux e guida l'autore di uno studio pubblicato sulla rivista Icarus . Modellando il ruolo dei giganti gassosi nel primo sistema solare, Raymond scoprì che pianeti giganti di varie dimensioni lanciavano inevitabilmente materiale ricco di acqua nel sistema interno, dove i mondi rocciosi potevano potenzialmente tenerlo come acqua liquida sulla loro superficie.
L'acqua, ovviamente, è un ingrediente chiave per l'evoluzione della vita così come la conosciamo sulla Terra. Quindi, quando si tratta di cacciare mondi oltre il sistema solare, si ritiene che i mondi rocciosi in grado di ospitare il prezioso liquido siano i migliori terreni di caccia per la vita extraterrestre. Dagli anni '80, i ricercatori hanno lottato per determinare come l'acqua è arrivata sulla Terra. Oggi, gli asteroidi ricchi di carbonio sono i principali sospettati.
Nel giovane sistema solare, le collisioni erano frequenti e le orbite si incrociavano, e i primi asteroidi erano ancora facilmente colpiti da incontri ravvicinati con altri pianeti, la cui gravità li lanciava verso mondi rocciosi. "Penso che sia una storia molto interessante, e quella che è fondamentale se stai cercando di capire come creare pianeti abitabili ", ha detto l'astrochimico Conel Alexander, che studia meteoriti primitivi da quegli asteroidi.
Circa 4, 5 miliardi di anni fa, una nuvola di gas rimasto dalla formazione del sole ha dato origine ai pianeti. Il gas rimase sospeso per milioni di anni, influenzando il movimento dei pianeti e dei loro componenti ricchi di roccia. L'aumento delle temperature significava che l'idrogeno, un elemento costitutivo dell'acqua, era intrappolato nel ghiaccio nelle regioni più fredde del sistema solare, lontano dalla portata della Terra.
Sembrava che il nostro pianeta fosse destinato ad essere un deserto arido e arido. Allora, cos'è successo?
'Un concetto ridicolmente semplice'
Negli ultimi anni, i modelli del nostro sistema solare hanno dimostrato che i giganti gassosi probabilmente hanno subito una danza intricata prima di finire nei loro punti attuali. Nettuno e Urano probabilmente si sono formati più vicino al sole di quanto lo siano oggi. Alla fine si spostarono verso l'esterno, scambiando posti lungo la strada. Conosciuto come il modello di Nizza, si ritiene che questo processo abbia stimolato il bombardamento tardivo pesante, un picco di impatti ghiacciati circa 600 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare.
Saturno e Giove potrebbero aver subito un viaggio ancora più straziante, arando attraverso la giovane cintura di asteroidi nel loro cammino verso il sistema solare interno prima di invertire la rotta e tornare indietro. Lungo la strada, hanno anche inviato asteroidi che si schiantano verso la Terra. Questo è noto come il modello Grand Tack, che Raymond stava aiutando a formulare nel 2008.
In quel periodo, Raymond si incuriosì per la prima volta di come Giove avrebbe potuto plasmare la consegna dell'acqua nel primo sistema solare. Ma la sua modellazione è stata ostacolata da un piccolo problema di programmazione che non riusciva a scuotere. Ci volle l'arrivo del ricercatore post-dottorato Andre Izidoro, quasi un decennio dopo, per risolvere il problema.
"Izidoro ha trovato un insetto che avevo avuto per anni in mezz'ora", dice tristemente Raymond. "Sono stato davvero contento di averlo trovato per poter effettivamente realizzare il progetto".
Con il nuovo modello, man mano che un gigante gassoso cresce, consumando più materiale, la sua gravità crescente destabilizza i protopianeti vicini. La resistenza del gas della nebulosa ancora presente influenza il modo in cui i detriti si muovono attraverso il sistema solare, inviandone una parte verso il sistema solare interno. Parte di quel materiale rimase intrappolato nella cintura degli asteroidi, popolandolo con gli asteroidi ricchi di carbonio il cui contenuto d'acqua è così simile a quello terrestre.
Inizialmente, afferma Raymond, gli asteroidi ricchi di carbonio erano sparsi in una regione che variava da 5 a 20 volte la distanza Terra-Sole. "Deve aver coperto l'intero sistema solare", afferma.
Ma Alexander, che studia gli asteroidi ricchi di carbonio, sospetta che la regione fosse più piccola, con la maggior parte dei sospetti che si formano appena fuori dall'orbita di Giove. Tuttavia, pensa che il modello di Raymond faccia un buon lavoro nel spiegare come il materiale ricco di acqua sia stato consegnato sulla Terra, definendo l'ipotesi "perfettamente ragionevole".
"Questo è il modo migliore per portare questi volatili nella regione di formazione del pianeta terrestre", afferma Alexander.
Il modello lascia alcune domande sospese, come ad esempio perché oggi è presente così poco della ricchezza di massa del primo sistema solare. "Questa è una parte fondamentale che deve essere connessa", ammette Raymond.
Tuttavia, afferma che il modello aiuta a colmare diverse lacune, incluso il motivo per cui l'acqua della Terra corrisponde alla composizione degli asteroidi della cintura esterna più degli asteroidi più asciutti delle cinture interne.
"È una conseguenza ridicolmente semplice della crescita di Giove e Saturno", afferma.
A caccia di mondi ricchi d'acqua
Prima del modello di Raymond, i ricercatori pensavano che fosse l'insolita danza dei pianeti esterni a mandare l'acqua nel sistema solare interno e a proteggere la Terra da un futuro arido. Se ciò fosse vero, sarebbe una cattiva notizia per altri mondi, dove i giganti gassosi potrebbero essere rimasti dei wallflowers che non si sono mai mossi lontano da dove erano partiti.
Il nuovo modello suggerisce che qualsiasi gigante gassoso invierebbe materiale umido lanciandosi verso l'interno come conseguenza della sua formazione. Mentre i mondi massicci di dimensioni di Giove erano i più efficaci, Raymond scoprì che qualsiasi gigante del gas di dimensioni poteva innescare la crescita. Questa è una buona notizia per i ricercatori che cacciano pianeti acquosi al di fuori del nostro sistema solare.
Nel nostro sistema solare, il modello mostra che i ghiacci del sistema solare esterno nevicavano sulla Terra in tre onde. Il primo è arrivato quando Giove si è gonfiato. Il secondo è stato attivato durante la formazione di Saturno. E il terzo si sarebbe verificato quando Urano e Nettuno emigrarono verso l'interno prima di essere bloccati dagli altri due e rispediti alla periferia del sistema solare.
"Penso che la cosa più bella sia che ciò implica fondamentalmente per qualsiasi sistema eso-solare in cui si hanno pianeti giganti e pianeti terrestri, quei pianeti giganti manderebbero acqua verso i pianeti terrestri", ha detto David O'Brien, un ricercatore del Planetario Science Institute che studia la formazione dei pianeti e l'evoluzione del primo sistema solare. "Questo apre molte possibilità per studi planetari abitabili."
Sfortunatamente, finora non abbiamo molti sistemi simili da confrontare. La maggior parte degli esopianeti conosciuti sono stati identificati con la missione Keplera della NASA, che O'Brien ha affermato di essere più sensibile ai pianeti con orbite più piccole di quella terrestre e che ha difficoltà a rilevare i giganti gassosi nel sistema esterno. Piccoli pianeti rocciosi sono anche più difficili da osservare. Ciò non significa che non ci siano, significa solo che non li abbiamo ancora individuati.
Ma se esistono tali sistemi, la ricerca di Raymond suggerisce che i mondi rocciosi dovrebbero essere ricchi di ciò che consideriamo il liquido della vita. "Se ci sono pianeti terrestri e pianeti giganti, quei pianeti giganti probabilmente hanno dato un po 'd'acqua al pianeta terrestre", dice O'Brien.
