Il Modello Grand Tuck E La Migrazione Di Giove

 

L'elaborazione del modello "Grand Tack" pare stia svelando i movimenti protoplanetari del giovanissimo Sistema Solare.

Giove, stabilì la sua posizione come quinto pianeta dal nostro Sistema  Solare, dopo aver rotolato come una pietra, nella sua giovinezza. 

Nel corso degli eoni, il pianeta gigante ha vagavato verso il centro del Sistema Solare e poi di nuovo indietro, molto più vicino a Marte, rispetto ad ora. 

I viaggi del pianeta hanno influenzato profondamente il Sistema Solare, cambiando la natura della cintura degli asteroidi e rendendo Marte inferiore a quello che avrebbe dovuto essere.
 
Questi dati sono basati su un nuovo modello di Sistema Solare sviluppato da un team internazionale che include membri del NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt.
I lavori sono stati segnalati in un documento su Nature pubblicati il 5 giugno 2011.

"Ci riferiamo al percorso di Giove come prevede il
modello Big Tack che abbiamo sviluppato, perché il tema in questo lavoro è la migrazione di Giove verso il Sole con il suo arresto, il suo dietro front e infine la migrazione di ritorno verso l'esterno", dice il primo autore Kevin Walsh, del Southwest Research Institute a Boulder, Colorado. "Questo cambiamento di direzione è come il corso che prende una barca a vela quando vira intorno ad una boa".
Secondo il nuovo modello, Giove si formò in una regione di spazio di circa tre volte e mezzo più lontano dal Sole rispetto alla Terra, (3,5 unità astronomiche). Poiché una grande quantità di gas ancora turbinava intorno al Sole di allora, il pianeta gigante fu preso dalla corrente del flusso di gas e cominció ad essere attirato verso il Sole. Giove lentamente si mosse a spirale verso l'interno fino ad una distanza costante di circa 1,5 unità astronomiche, circa dove è adesso posto Marte (che non si era ancora formato).
"Abbiamo teorizzato che Giove ha fermato la sua migrazione verso il Sole a causa di Saturno", spiega Avi Mandell, uno scienziato planetario del NASA Goddard e un co-autore del documento.
 
Gli altri co-autori sono Alessandro Morbidelli presso l'Osservatorio di La Côte d'Azur a Nizza, in Francia; Sean Raymond presso l'Osservatorio di Bordeaux in Francia, e David O'Brien alla scienza planetaria Institute di Tucson, in Arizona

Come Giove, Saturno fu attirato verso il Sole poco dopo la sua formazione e il modello afferma che una volta che i due pianeti giunsero abbastanza vicini l'un l'altro, i loro destini divennero permanentemente collegati. 
A poco a poco, tutto il gas tra i due pianeti venne espulso, portando la loro spirale di morte fino al Sole, ad una battuta d'arresto con la conseguente inversione di direzione del loro moto. I due pianeti hanno viaggiato insieme verso l'esterno fino a quando Giove ha raggiunto la sua attuale posizione a 5,2 unità astronomiche e Saturno a circa 7 unità astronomiche. (Più tardi, altre forze spinsero Saturno oltre fino a 9,5 unità astronomiche, dove è oggi.)
Gli effetti di questi movimenti, che hanno impiegato da centinaia di migliaia a milioni di anni, sono stati straordinari.

"La migrazione di Giove risolve il mistero dei vuoti presenti nella Fascia degli asteroidi", ha detto Mandell.
Gli astronomi pensano che la cintura di asteroidi esiste perché la gravità di Giove ha impedito al materiale roccioso di unirsi per formare un pianeta. 
Alcuni scienziati precedentemente avevano considerato la possibilità che Giove si fosse spostato vicino al Sole, ma questa teoria ha presentato un grosso problema: Giove avrebbe disperso il materiale nella Fascia degli asteroidi, tanto che non esisterebbe più.
"Per molto tempo, questa idea ha limitato le nostre teorie sulla formazione di Giove", spiega Walsh.

Piuttosto che Giove possa aver distrutto la cintura degli asteroidi mentre si muoveva verso il Sole, il modello Grand Tack prevede che abbia turbato gli oggetti presenti spingendo tutta la zona più lontano. "Il Processo di migrazione di Giove è stato lento", spiega Mandell" e mentre si avvicinava alla Fascia degli asteroidi, ha deviato gli oggetti presenti".

Allo stesso modo, mentre Giove si allontanò dal Sole, il pianeta spinse la Fascia di asteroidi di nuovo verso l'interno e nella sua posizione familiare tra le orbite moderne di Marte e Giove. 
Giove quindi si spostó molto più lontano di quanto non lo fosse prima, nella regione dello spazio dove si trovano gli oggetti di ghiaccio. Il pianeta devió alcuni di questi oggetti di ghiaccio verso il Sole e nella cintura di asteroidi.
"Il risultato finale è che la cintura degli asteroidi rocciosi ha oggetti del Sistema Solare interno e oggetti ghiacciati dal Sistema Solare esterno", spiega Walsh. 
"Il nostro modello posiziona il materiale giusto al posto giusto, come lo si vede oggi nella fascia degli asteroidi oggi".

Il tempo che Giove trascorse nel Sistema Solare interno causó un altro effetto importante: impedì a Marte di diventare più grande. "Il problema della scarsa dimensione di Marte è stato irrisolvibile nella formazione del nostro Sistema Solare", spiega Mandell. "E' stata la motivazione iniziale del team per lo sviluppo di un nuovo modello di formazione del Sistema Solare."

Poiché Marte si è formato più lontano di Venere e della Terra, aveva più materie prime per attingere e dovrebbe essere stato più grande di Venere e della Terra. Invece, è più piccolo. "Per gli scienziati planetari, ció è un controsenso," aggiunge Mandell.

Ma se, come suggerisce il modello Tack Grand, Giove ha trascorso un periodo nel Sistema Solare interno, avrebbe sparso del materiale a disposizione per la formazione dei pianeti. 
Gran parte del materiale presente a circa 1 unità astronomica sarebbe stato disperso, privando Marte. La Terra e Venere, però, furno avvantaggiati.

"Con il modello Grand Tack, abbiamo effettivamente spiegato la formazione di Marte e nel farlo, abbiamo dovuto tener conto della fascia degli asteroidi", spiega Walsh. 
"Con nostra sorpresa, la spiegazione del modello della fascia degli asteroidi è diventato uno dei più bei risultati e ci aiuta a comprendere la regione meglio di quanto abbiamo fatto prima."

Un altro vantaggio è che il nuovo modello mette Giove, Saturno e gli altri pianeti giganti in posizioni che si adattano molto bene con il "Modello di Nizza", una teoria relativamente recente che spiega i movimenti di questi grandi pianeti più nella storia pasata del Sstema Solare.

Il Grand Tack rende anche il nostro Sistema Solare molto simile agli altri sistemi planetari che sono stati trovati finora. In molti di questi casi, enormi pianeti gassosi giganti, chiamati "Gioviani caldi" sono posti molto vicino alla loro stella, molto più vicino di quanto lo sia Mercurio al Sole. 
Per gli scienziati planetari, questa somiglianza  è confortante.

"Sapere che i nostri pianeti si sono proprio spostati molto in passato, rende il nostro sistema più simile ai nostri vicini di quanto si pensasse in precedenza", spiega Walsh".


Adattamento e traduzione per l'Italiano a cura di Arthur McPaul

Fonte:  

 Fonte: http://www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110606171416.htm 

Possibile Soluzione al Paradosso del Sole Giovane Pallido

Un strano comportamento in una vicina, giovane stella simile al Sole, potrebbe aiutarci a risolvere uno dei più grandi misteri dell’astronomia.Il mistero viene fuori quando si inizia a parlare dell’origine della vita sulla Terra, circa 4 miliardi di anni fa. A quel tempo,il giovane Sole, era approssimativamente 75% meno luminoso di quanto non lo è adesso. Questo avrebbe reso la Terra un posto molto più freddo, tanto che difficilmente ci sarebbe potuta formare acqua liquida. Il problema è che sappiamo che l’acqua liquida è fondamentale per la vita come la conosciamo, e sappiamo dai fossili che la vita sulla Terra esisteva già a quel tempo,quindi l’acqua liquida doveva esserci. Quindi cos’è che teneva l’acqua calda?

Questo problema, conosciuto appunto come Paradosso del Sole Giovane Pallido, ha occupato le menti di astronomi di tutto il mondo sin dai anni ‘70, quando Carl Sagan lo tirò fuori. Lui propose come soluzione l’idea che l’atmosfera della Terra a quel tempo fosse ricca in diossido di carbonio, e che il conseguente effetto sera era responsabile per il riscaldamento. Altre prove però suggeriscono che l’atmosfera non poteva essere abbastanza ricca di CO2 da provocare l’effetto sera necessario.

Qualche giorno fa, Cristoffer Karoff dell’Università di Birmingham insieme ad un suo collega hanno avanzato una nuova ipotesi basata sulla ricerca,da loro condotta, della stella Kappa Ceti, che dista circa 30 anni luce da noi nella costellazione della Balena, e che è molto simile a come doveva essere il nostro Sole 4 miliardi di anni fa. A quanto pare, Kappa Ceti è più interessante di quanto gli astronomi una volta pensavano. Questa giovane stella, spiega Karoff, produce flare solari, e eiezioni di massa coronali ad una frequenza che è tre volte più grande di quella del nostro Sole oggi. L’implicazione,ovviamente, è che anche il nostro Sole doveva essere cosi iperattivo quando aveva la stessa età di Kappa Ceti(circa 700 milioni di anni).

Immagine della stella Kappa Ceti

E quindi? Come può l’eiezione di massa coronale aver reso la Terra un posto più caldo? La risposta sta in un fenomeno conosciuto sotto il nome di “Effetto Forbush”, o la Diminuzione di Forbush, che prende il nome dall’astronomo Scott Forbush che ha studiato i raggi cosmici galattici nei anni ‘30,’40.

Forbush scoprì che il numero di raggi cosmici galattici che colpiscono la terra si abbassa di circa 30% in un solo giorno,in caso di eiezioni di massa coronali provenienti dal Sole. La ragione di questo è che le eiezioni sono nubi giganti di gas ionizzato immerso in campi magnetici potentissimi. Questi campi magnetici semplicemente dirigono via i raggi cosmici galattici.

Quindi se il giovane Sole produceva di gran lunga più eiezioni di massa coronali, allora diminuiva di molto anche la quantità di raggi cosmici galattici che arrivavano sulla Terra.

Esempio di una eiezione di massa coronale, con accanto anche la misura della Terra per paragone

Ed è qui che un altra idea entra in gioco. In anni recenti, vari climatologi hanno speculato sull’idea che i raggi cosmici portano alla formazione di nuvole nella bassa atmosfera. L’idea è che ionizzano molecole e particelle di polvere che poi diventano punti focali per la condensazione delle gocce.

Quindi meno raggi cosmici portano a meno nuvole. C’è persino qualche prova che la copertura di nuvole diminuisce durante i periodi della Diminuzione di Forbush, anche se è giusto anche sottolineare che è ancora un ipotesi che molti non condividono.

Quindi, l’ipotesi di Karoff si articola in questo modo: Più eiezioni di massa coronali nel passato della Terra, hanno portato ad una minor quantità di raggi cosmici galattici che hanno colpito la Terra, il che a sua volta ha portato ad una riduzione delle copertura di nuvole. Meno nuvole significa che meno luce e calore solare venivano riflesse indietro nello spazio, il che alla fine porta al riscaldamento della superficie. Il che ha poi fatto si che l’acqua potesse esistere allo stato liquido, 4 miliardi di anni or sono.

Fonti:
http://link2universe.wordpress.com/2010/04/04/possibile-soluzione-al-paradosso-del-sole-giovane-pallido/
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1003/1003.6043v1.pdf

La stella che creò il Sole

Il Sistema Solare potrebbe essere nato dai resti di una singola stella fuggita dal suo ammasso, piuttosto che da un gruppo locale di stelle.

Alcuni meteoriti che contengono frammenti di roccia ricchi di calcio-alluminio suggeriscono che il Sistema Solare potrebbe essersi formato molto velocemente dalle ceneri di altre stelle. Questo perché le inclusioni di isotopo radioattivo dell'alluminio-26, si creano dentro stelle decine di volte più massicce del Sole e decadono con un tempo di dimezzamento di soli 720,000 anni. Tali stelle massicce tendono a formarsi in ammassi ed esplellono materiale con i venti che possono raffreddarsi e dare vita ai sistemi planetari.

Ma Vincent Tatischeff e i colleghi del Centro Nazionale per la Ricerca Scientifica a Orsay, in Francia, hanno indagato su un cluster di stelle massicce che sarebbe stato stato così caldo che la maggior parte degli Al-26 sarebbe decaduto prima che i pianeti si potessero raffreddare.

Essi suggeriscono che il Sistema Solare nacque dalle ceneri di una stella solitaria, che potrebbe essersi raffreddata in modo più rapido. Per tener conto dell'Al-26 osservato nelle meteoriti, la stella avrebbe comunque dovuto essere di massa maggiore, il che significa che probabilmente si era formata in un gruppo di altre stelle e ad un certo punto, potrebbe essere stata buttata fuori dal gruppo dall'azione gravitazionale dell'esplosione di un compagno. "Lo scenario può sembrare complicato, ma pensiamo che possa essere l'origine più probabile dell'alluminio-26 nel Sistema Solare", ci diece Tatischeff.

Non appena fu espulsa nello spazio interstellare, la stella avrebbe liberato l'Al-26 in condizioni di vento, formando un guscio di materiale attorno ad esso. Quando la stella esplose più tardi, i suoi resti si sarebbero poi scontrati in questo guscio, creando una regione turbolenta con aree abbastanza dense per la formazione del  Sole.

Tatischeff dice che la maggior parte dei sistemi planetari della galassia non possono essersi formati  più rapidamente del nostro, dal momento che molti, probabilmente nascono da ammassi. Questo li esporrebbe ad aver livelli più bassi di Al-26, che genera decadiento del calore. Le temperature di raffreddamento potrebbero aver portato i pianeti rocciosi a prendere una strada evolutiva diversa rispetto alla Terra, forse diventando  "mondi-oceano".

Eric Gaidos della University of Hawaii a Manoa ha realizzato lo scorso anno uno studio preliminare sulla possibilità di un genitore-stella fuggitiva, ma dice che lo scenario fa difficoltà a spiegare come il gas caldo proveniente dalla stella possa mescolarsi con materiali circostanti in modo abbastanza efficiente per formare in fretta il sistema solare.

Fonte: NewScientist

adattamento a cura di Arthur McPaul