Marte è un pianeta di ridotte dimensioni, ma per gli scienziati che studiano la nascita del Sistema Solare, è fin troppo piccolo.
"Questo è un problema in sospeso nell'ambito della formazione dei pianeti terrestri", ha detto il dottor David Minton dal Southwest Research Institute. "Chiunque faccia delle simulazioni sulla formazione dei pianeti terrestri, finirà sempre per avere Marte che è 5-10 volte più grande della realtà".
Minton e il collega Dr. Hal Levison hanno creato nuove simulazioni per cercare di risolvere il mistero delle sue piccole dimensioni, includendo l'effetto di ciò che è noto come "migrazione dei planetesimi" e i piccoli oggetti che Minton chiama "Marstinis", i quali potrebbero radicalmente cambiare le nostre idee sui bombardamenti avvenuti nel tardo e recente periodo di formazione del Sistema Solare.
Gli scienziati planetari concordano sul fatto che i pianeti terrestri si sarebbero formati molto rapidamente entro i primi 5-10 milioni di anni di vita del Sistema Solare e la nostra Luna si sarebbe formata da un impatto tra un oggetto di dimensioni di Marte (chiamato Theia) con la proto-Terra in quello stesso periodo.
Successivamente sarebbero avvenuti pesanti bombardamenti con la formazione di un gran numero di crateri da impatto sulla Luna entro un arco di tempo di soli 70 milioni anni e per deduzione anche sulla Terra, Mercurio, Venere e Marte.
La maggior parte delle teorie sulla formazione planetaria non riesce a spiegare questo intenso periodo di bombardamento così tardo nella storia del Sistema Solare.
Levison e il suo team, proposero nel 2005 il famoso "Modello di Nizza", in cui il tardo bombardamento era una conseguenza della rapida migrazione dei pianeti giganti che destabilizzarono un disco di piccole dimensioni composto da numerosi "planetesimi". Ciò provocò un improvviso e massiccio movimento di asteroidi e comete verso il Sistema Solare interno.
Ma, secondo il modello, i planetesimi probabilmente avrebbero anche causato la migrazione dei pianeti.
I pianeti si sono formati da un disco gigante composto da gas, polveri, detriti di rocce e ghiaccio che circondavano il Sole. I detriti si fusero per formare oggetti più grandi e le simulazioni mostrano che il pianeta di dimensioni più grandi ha incorporato gli oggetti più piccoli facendo disperdere altri oggetti con differente momento angolare.
Le perturbazioni dei piccoli oggetti rocciosi o ghiacciati che circondavano un oggetto più grande potrebbero aver causato lo spostamento di quest'ultimo deviandolo dalla sua orbita.
Secondo Minton infatti: "Ogni volta che questi planetesimi incontravano l'oggetto più grande, essi effettivamente causavano una piccola spinta nella posizione opposta dell'oggetto più grande".
Minton e Levison hanno applicato la stessa fisica della migrazione anche per la formazione dei pianeti terrestri.
"Nel caso di Marte, dobbiamo immaginare questi embrioni planetari situati nella zona di influenza della Terra e di Venere", ha detto Minton. "Allora avremmo un embrione in crescita che diventa delle dimensioni di Marte e inizierebbe la migrazione a causa dello spostamento inflitto dagli altri planetesimi. Così mentre si spostava attraverso il disco, si è allontanato dalla zona densa di materiale".
Per cui, la crescita di Marte si fermò al volume attuale, perché la migrazione lo portò lontano dalla zona ricca di materiali utili per un suo ulteriore accrescimento. Secondo Minton, la loro simulazione spiega molto bene il perché delle sue ridotte dimensioni.
"Abbiamo fatto numerosi calcoli e la migrazione deve essere stata piuttosto rapida", ha detto, "e Marte potrebbe esser migrato prima di raggiungere maggiori dimensioni".
Un simile scenario, con Marte espulso al bordo del disco di materiale a 1,5 UA, dove si trova attualmente, ha permesso alla Terra e a Venere di raggiungere le attuali dimensioni. La migrazione di Marte potrebbe aver causato la raccolta di planetesimi in risonanza gravitazionale.
"La causa di ciò non è affatto evidente", ha detto Minton, ma "la stessa cosa potrebbe essere accaduta nel Sistema Solare esterno che è quello che ha dato l'orbita attuale a Plutone. Riteniamo che Plutone sia stato effettivamente preso in una risonanza di 3:2 con Nettuno quando quest'ultimo migrò nella sua attuale posizione".
Il plutini sono altri oggetti della Cintura di Kuiper vicino a Plutone, ed essendo in risonanza, girano intorno al Sole tre volte per ogni 2 volte di Nettuno. Ci sono anche due Tinos, che sono intrappolati in una risonanza di 1:2 con Nettuno e che si trovano verso il bordo esterno della fascia di Kuiper.
Le nuove simulazioni mostrano che queste linee di risonanza agiscono quasi sempre come uno spazzaneve, e quando Nettuno migrò verso l'esterno raccolse con sè tutti questi piccoli corpi ghiacciati, tra cui Plutone e i plutini.
Questo fenomeno potrebbe anche essersi verificato con Marte e mentre esso migrava attraverso il disco potrebbe aver raccolto con sé piccoli oggetti.
"Ho deciso di chiamare questi oggetti Marstinis, in riferimento ai plutini" ha detto Minton con un sorriso. Ma la cosa interessante dei Marstinis è che una risonanza 3:2 con Marte in realtà è una zona molto instabile.
"Vi fu in realtà una risonanza con Saturno, durante le ultime fasi del bombardamento, perché prima di allora, era in una posizione differente". Così è stato solo dopo che i pianeti giganti sono migrati alla loro posizione attuale che questa posizione risonanza è diventato instabile. Quindi pensiamo che questi Marstinis sarebbero stati stabili e in quel periodo di transizione tra la fine della formazione dei pianeti e i pesanti bombardamenti, tutto ad un tratto questa regione divenne instabile quando i pianeti si spostarono dalle precedenti posizioni a quelle attuali".
Sopra una rappresentazione artistica del "Late Heavy Bombardment", quella devastante pioggia di asteroidi che ridusse la Luna ad un cimitero di crateri e che probabilmente contribui a portare l'acqua sulla Terra tramite gli impatti cometari.
Potrebbero i Marstinis essere i responsabili del "Late Heavy Bombardment"?
"Questi Marstinis furono spinti dalle regioni di formazione planetaria verso la fascia degli asteroidi e poi ad un tratto i pianeti migrati e l'intera regione divennero instabili e molti finirono nel Sistema Solare interno finendo per colpire la Luna". Abbiamo ragione di pensare che gli oggetti che hanno colpito la Luna durante il Late Heavy Bombardment erano una specie di asteroidi ma non esattamente come quelli che vediamo ora", ha detto Minton. "Dunque, ci sono alcuni argomenti che potrebbero essere approfonditi con una analisi chimica degli impatti lunari, per stabilire se si trattava di asteroidi o comete".Questi interrogativi potrebbero essere risolti andando di nuovo sulla Luna e non c'è quasi nessun altro posto migliore cui si può andare. La superficie lunare è davvero uno dei migliori posti per capire tutta la storia del Sistema Solare."
Minton ha presentato le sue conclusioni al "Lunar and Planetary Science Conference" del mese di marzo 2011.
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