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Il Sistema Solare e la sua riscoperta

LA FORMAZIONE.  Il sistema dei pianeti che orbita intorno alla nostra stella, il Sole, si formò certamente dopo di esso, dai materiali che non si addensarono e non si contrassero nel proto-sole. Quattro miliardi e mezzo di anni fa - l’età stimata della nostra stella - attorno al Sole appena nato, più piccolo e un po’ meno caldo di quello attuale, era rimasta una quantità di residui tutti prigionieri dell’attrazione gravitazionale della massa maggiore (il Sole pesa da solo settecento volte di più di tutti i pianeti messi assieme): planetesimi di roccia e, nelle regioni meno vicine al Sole, di ghiaccio, frammenti di roccia orbitanti per conto proprio, come asteroidi e meteoriti, composti gassosi della nebulosa primitiva o che si sprigionarono dalla “saldatura” dei pianetini primitivi e che furono trattenuti in grandi quantità soltanto dai corpi maggiori che si andavano formando attorno al focolare centrale.
Ne nacquero, complessivamente, almeno 25 corpi superiori ai 1000 Km di diametro, accompagnati da un numero non ancora precisato e probabilmente  mai del tutto precisabile di frammenti minori. I pianeti che nascevano formarono due gruppi ben distinti: i quattro pianeti “interni”, Mercurio, Venere, la Terra, Marte, di caratteristiche fisiche abbastanza simili e di masse non molto differenti, la cui evoluzione fu condizionata dalla maggiore o minore distanza  dal Sole; e un altro gruppo di quattro pianeti giganti, Giove, Saturno, Urano e Nettuno, molto più grandi e voluminosi, ma molto meno densi, che riuscirono a trattenere attorno a sé una quantità di gas, essenzialmente idrogeno e i suoi composti.
In questo conteggio, ne mancano due all’appello: il pianeta che non si formò nell’ampio intervallo di spazio tra Marte e Giove, e il pianeta più lontano, Plutone, un nanerottolo di soli tremila Km di diametro, forse un perduto satellite di Nettuno. Al di là di Plutone possono esistere altri pianeti non ancora scoperti, e la scoperta del decima è stata di fatto più volte annunciata. Ma, se pianeti esistono al di là di Plutone, non potranno essere molto grandi, perché altrimenti sarebbero abbastanza luminosi da poter essere scoperti nel corso delle periodiche cacce ai pianetini o alle comete; un pianeta più remoto di Plutone difficilmente ne supererà le dimensioni, e dovrebbe avere un’orbita molto inclinata sull’eclittica, il piano generale del sistema planetario per non essere rivelato nei sessantadue anni ormai trascorsi dalla scoperta di Plutone, in cui la ripresa di ampi spazi stellari è stata frequente, per varie ricerche, e continua la caccia a nuovi pianetini e comete.
La lacuna già detta tra Marte e Giove è popolata da migliaia, probabilmente decine di migliaia di piccoli corpi, il più grande dei quali, Cerere, scoperto in Sicilia all’alba dell’Ottocento - misura quasi mille Km di diametro mentre se ne conoscono moltissimi assai più piccoli, poche decine di Km, o anche di pochi chilometri come Toutatis, pianetino che ha  - si fa per dire - “sfiorato” la Terra prima del Natale 1992. Qui molto probabilmente è stata l’influenza del vicino e massiccio Giove ad impedire la formazione di un altro pianeta, in ogni caso piuttosto piccolo, disturbando le orbite dei vari pianetini, che sono andati scontrandosi e frammentandosi.
Un buon ausilio mnemonico per ricordare le distanze planetarie è dato dalla cosiddetta legge di Titius-Bode: ne viene una successione numerica che dà 0.4, 0.7, 1.0, 1.5, (lacuna ), 5.0, 10.0, 20.0, che sono rispettivamente le distanze dei pianeti dal Sole in Unità Astronomiche, ossia la distanza Terra-Sole che è di 149 milioni  e 650 mila Km. Il primo numero indica Mercurio, e così via: la sequenza non funziona più per Nettuno che ha in realtà il numero 30.0 e per Plutone, 39.0 Unità Astronomiche dal Sole. Tradotti nei numeri reali, fanno quasi 6 miliardi di Km per la distanza media del pianeta più lontano.

MERCURIO è il pianeta più vicino al Sole, soltanto le sonde “Mariner” hanno consentito di riprenderne il 40% della superficie, che si è rivelata estremamente craterizzata, come quella lunare, ma senza i grandi bacini lavici che distinguono l’emisfero lunare volto alla Terra. Tale craterizzazione, come per la maggior parte dei corpi planetari, è dovuta ad una ininterrotta pioggia di meteoriti che si abbatté sulla superficie del pianeta soprattutto nel primo miliardo di anni del nostro sistema solare. Mercurio è piccolo, il suo diametro non supera i 5800 Km, la sua rotazione è molto lenta, avviene in circa due terzi dell’intero “anno” (cioè gli 88 giorni che il pianeta impiega a compiere un’orbita attorno al Sole), e le modeste dimensioni gli hanno impedito di conservare la massima parte delle molecole gassose che possedeva. Naturalmente l’emisfero esposto ai raggi solari è caldissimo, arriva ai 450 °C, quello in cui è notte è altrettanto freddo; singolare ma spiegabile la presenza ai poli di depositi bianche di gas congelati. L’asse di rotazione è poco inclinato, i raggi solari vi arrivano sempre assai di sbieco.

VENERE passa per il gemello della Terra, date le sue dimensioni abbastanza prossime a quelle del nostro pianeta, ma l’evoluzione della densa atmosfera che avvolge il luminoso pianeta (il più prossimo a noi, ci si avvicina a soli 38 milioni di Km) è risultata molto differente: nell’atmosfera di Venere predomina nettamente la CO2 l’anidride carbonica, con un 4% di azoto, e l’effetto serra prodotto dalle densissime masse atmosferiche del pianeta finisce per determinare un vistoso accumulo di calore. La superficie di Venere (anch’essa in lentissimo moto di rotazione) è dunque caldissima, l’acqua non può esistervi allo stato liquido e soltanto i radar e poi i fasci dei laser sono riusciti a mostrarci le formazioni rocciose del suolo, le alte montagne Ishter e molti altri particolari.

Terzo pianeta dal Sole, la TERRA è l’esempio più fortunato dal punto di vista della vivibilità che la sua atmosfera, trasparente ma non troppo, riesce ad assicurare a tutto l’ambiente terrestre in cui si è verificato un evento finora non ritrovato da nessun altra parte: la vita. La presenza dell’atmosfera limita l’escursione termica, la rotazione in 23 ore e 56 minuti è rapida, l’orbita non molto ellittica per cui la distanza dal Sole varia poco: un complesso di particolari fortunati per il mondo su cui viviamo. La Terra ha una compagna piuttosto voluminosa per essere un satellite, ossia un corpo che ruota attorno ad un astro principale accompagnandolo nella sua orbita attorno al Sole: la LUNA. Il suo diametro di 3476 Km le dà una superficie pari a quella delle due Americhe, ma vi si ripetono le condizioni di Mercurio. Rotazione lenta pari alla rivoluzione attorno alla  Terra , assenza di un’atmosfera apprezzabile, tremendi  escursioni termiche. Dei due emisferi lunari quello rivolto verso la Terra presenta oltre ai tipici crateri da impatto meteorico, dei grandi bacini oscuri dovuti a trabocchi lavici dall’interno, nei primi periodi di formazione della crosta lunare; l’altro abbiamo cominciato a conoscerlo soltanto dal 4 ottobre 1959, quando la sonda sovietica “Luna” ne trasmise le prime immagini.

Al di là della Terra, a 226 milioni di km dal Sole si trova MARTE. Il suo diametro supera di poco la metà di quello terrestre, la sua superficie non presenta bacini liquidi, ma ai poli si delineano due calotte polari che parlano chiaramente di un deposito di cristalli di ghiaccio (sol tanto in parte d’acqua) e di un ciclo stagionale, con il loro formarsi e dissolversi. L’anno di Marte dura due volte quello terrestre, le stagioni pure. Il pianeta è stato interamente cartografato dalle sonde americane: non presenta vere catene di montagne, ma altipiani e depressioni, ed enormi vulcani il più alto dei quali, il monte Olimpo, ha 26 km di altezza e circa 700 di diametro. Su Marte si è tentato di mettere in evidenza, con la sonda “Viking 1 “ che ha “raspato” il suolo, delle  forme di vita, un esperimento rimasto senza successo. Marte possiede un’atmosfera enormemente più leggera della nostra e due satelliti molto piccoli, probabilmente due asteroidi che ha catturato: Phobos e Deimos. Al posto dei leggendari canali sul pianeta esistono imponenti canyons e tracciati sinuosi che parlano dello scorrere, nel passato, di masse liquide in superficie: ciò che oggi non avviene più.
Nel 1997 la missione automatica “Mars Pathfinder”, col suo robotino “Sojourner”, e successivamente la “Mars Global Survejor”, hanno mostrato la superficie del pianeta con una risoluzione che fa ben sperare per una migliore conoscenza della sua storia geologica.

La fascia degli ASTEROIDI,  che dobbiamo varcare per raggiungere Giove, ne conta quasi 5000 fin qui registrati e conosciuti in qualche dettaglio: moltissimi restano da scoprire. Soltanto alcuni hanno qualche centinaio di km di diametro, il resto sono molto più piccoli e di forme irregolari. Qualcuno è pure doppio. Un discreto numero si spinge fino all’orbita terrestre o la taglia, come gli oggetti del tipo Aten-Apollo-Amor. Queste visite possono procurarci, nell’arco di milioni di anni, delle cadute pericolose che si sta cercando di prevenire.

I pianeti esterni, quelli del secondo gruppo, si presentano molto differenti dai quattro “terrestri”. Sono molto più massicci, GIOVE pesa trecento volte la Terra ed è mille volte più voluminoso, SATURNO è 92 volte più pesante della terra. La loro comune caratteristica è la bassa densità, nel caso di Saturno inferiore a quella dell’acqua, il che fa pensare ad un nucleo interno relativamente piccolo, intorno al quale si accumula il gas più denso all’interno fino a diventare liquido e persino solido, per effetto della spaventosa pressione degli strati esterni. Altra comune caratteristica è la presenza di sistemi di anelli attorno ai grandi pianeti, anelli più lievi nel caso di Giove, più estesi e spettacolari nel caso di Saturno, abbastanza sviluppati attorno ad URANO e di ineguale spessore attorno a NETTUNO, l’ultimo pianeta fotografato da vicino dall’eccezionale sonda “Voyager 2”.
Tutti  questi grandi pianeti, per cui non si può parlare di una vera superficie, ma di un’immensa atmosfera, corsa  da correnti  stabili e da venti furiosi, hanno un’altra caratteristica comune: delle larghe corti di satelliti. Alcune di queste lune hanno diametri considerevoli: 5800 km per Ganimede, il più grosso di Giove, 4100 per Titano, il sesto di Saturno e l’unico con una densa atmosfera di metano, 3000 per Tritone, il maggiore di Nettuno.
A partire dalla seconda metà degli anni 90, Giove e Saturno sono oggetto di esplorazione da parte di modernissime sonde automatiche. Una parte della sonda “Galileo” è stata sganciata nell’atmosfera gioviana per analizzarne le proprietà. La missione “Cassini-Huygens” ha come obiettivo principale il satellite di Saturno Titano.
E’ anche prevista una missione progettata allo scopo di verificare la stupefacente ipotesi della presenza di un oceano “globale” sotto la crosta ghiacciata di Europa.
Al di là di PLUTONE si estende il sistema solare “esterno” in cui si colloca la Nube di Oort da cui verrebbero le comete.
Gli spazi tra i pianeti contengono ancora polveri e materiale disgregato;  i meteoriti, piccoli e grandi, ed i grossi bolidi che entrano nell’atmosfera terrestre fino a consumarvisi per attrito sono quelli che il pubblico chiama “stelle cadenti”. Talvolta dei grossi frammenti di materia raggiungono effettivamente il suolo e si conoscono aeroliti  di ragguardevoli dimensioni. Deposito eccezionale di meteoriti è la calotta ghiacciata dell’Antartide.
 

                                                                                       Luigi Prestinenza

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