Perché Marte è più piccolo della Terra?

La domanda, per niente banale, è stata a lungo dibattuta. Nonostante gli attuali modelli che spiegano la formazione dei pianeti vorrebbero Marte di dimensioni all’incirca simili a quelle della Terra, il Pianeta Rosso possiede circa il 10% della massa della Terra. Perché? Un nuovo studio del planetologo Hal Levison e del suo team al Southwest Research Institute, in Colorado, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences fornisce una risposta che trova le sue radici circa 4,5 miliardi di anni fa, nel momento in cui è nato il nostro sistema solare.

 

Un modello da rivedere

Il modello “principe” che descrive la formazione dei pianeti è quello basato sull’accrescimento progressivo. Ghiacci e polveri, sotto la spinta di forze di aggregazione, formarono i plantesimali, aggregati rocciosi che via via si aggregarono a loro volta per formare masse sempre più grandi. Le dimensioni della Terra e di Venere corrispondono in pieno alle previsioni di questo modello, ma per Marte qualcosa non torna. La sua massa prevista, infatti, dovrebbe essere paragonabile a quella di Venere e della Terra, quando invece è di circa un decimo. Lo stesso problema riguarda la fascia di asteroidi che orbita tra Marte e Giove. Anche la loro massa, secondo il modello di accrescimento, dovrebbe essere maggiore di quella effettiva. Da dove nasce questa discrepanza tra dimensioni previste e dimensioni reali? Perché Marte è più piccolo della Terra? Secondo Levison la risposta sta proprio nel processo stesso di formazione dei pianeti del nostro sistema solare, che sarebbe in parte da rivedere.

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Il sistema solare. Tra le orbite di Marte e di Giove è visibile la fascia di asteroidi che divide i pianeti rocciosi dai pianeti gassosi (Immagine: Flickr)

 

“Ciottoli” agitati

Secondo quanto pubblicato sulle pagine di PNAS, la struttura del sistema solare interno (parliamo di ciò che è compreso tra il Sole e la fascia di asteroidi, quindi dei pianeti rocciosi, Mercurio, Venere, Terra e Marte) si sarebbe formata ed evoluta secondo il modello di accrescimento denominato Viscously Stirred Pebble Accretion, VSPA. Volendo tradurlo in italiano, suonerebbe qualcosa di simile ad  “accrescimento di ciottoli agitati viscosamente”. I “ciottoli” sono in questo caso piccole formazioni rocciose di qualche centimetro di diametro formatesi dalla condensazione di polveri, che a loro volta, sotto la spinta di forze gravitazionali, possono “collassare” insieme fino a formare corpi celesti delle dimensioni di un asteroide.

Tali asteroidi, alle giuste condizioni di attrito aerodinamico possono continuare ad attirare ciottoli fino a formare veri e propri pianeti. Dove sarebbe, quindi, la differenza tra il modello “classico” di accrescimento dei plantesimali e questo descritto basato sui ciottoli? Beh, la differenza sta proprio nelle condizioni alle quali tutto questo avviene. Non tutti gli asteroidi, infatti, sarebbero stati nel posto giusto per evolvere allo status di pianeta. Cerere, per esempio, il più grande tra gli asteroidi della fascia principale, avrebbe potuto raggiungere dimensioni notevoli se si fosse trovato alle stesse coordinate spaziali della Terra. D’altra parte non sarebbe cresciuto di molto se si fosse trovato nella stessa posizione di Marte. Questo perché il Pianeta Rosso occupa una posizione dove le forze di resistenza aerodinamica sono troppo deboli per catturare i “ciottoli” in modo efficace. Questi spiegherebbe sostanzialmente le dimensioni ridotte di Marte. Ribaltando la questione, solo Venere e la Terra, tra i pianeti del sistema solare interno, si trovano in posizioni dove la crescita planetaria poteva essere veramente efficace.

Lo stesso gruppo, solo pochi mesi fa, aveva dimostrato che il modello di accrescimento basato sui ciottoli è in grado di spiegare bene anche la formazione del sistema solare esterno, dove trovano dimora i “giganti” gassosi, Giove e Saturno, e i pianeti di ghiaccio, Urano  Nettuno. Si tratta quindi del primo modello in grado di predire la formazione dell’intero sistema solare senza lasciare domande irrisolte.

Se Marte ti affascina e non ti sei perso il film The Martian, puoi approfondire leggendo qui.

 

Immagine box: NASA/JPL/MSSS

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