FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE
LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
DALLA LEGGE TITIUS-BODE AGLI ASTEROIDI
CONFRONTI TRA PIANETI
STABILITA’, ACQUA E VITA NEL SISTEMA SOLARE
OLTRE NETTUNO: FASCIA DI KUIPER E NUBE DI OORT
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
DAL DISCO PROTOPLANETARIO AI PLANETESIMI
DAI PROTOPIANETI AI PIANETI GASSOSI E
ROCCIOSI
LA MIGRAZIONE DEI PIANETI
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Offset (anni)
Evento
0
Stella in sequenza principale
500,000
Planetesimi e protopianeti
1,000,000
Formazione del primo gigante gassoso
2,000,000
Migrazione del primo gigante gassoso
10,000,000
Formazione degli altri giganti gassosi e migrazione
20,000,000
Formazione dei pianeti rocciosi
100,000,000
Riorganizzazione delle orbite planetarie
1,000,000,000
Sistema planetario stabile
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – NASCITA DEL SISTEMA SOLARE
3
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Conviene andare a ripassare qualche concetto della decima serata del corso
http://www.skylive.it/EventoSerale_Dettagli.aspx?Id=
100
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – NASCITA DEL SISTEMA SOLARE
4
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
IL SOLE: DATI FISICI
IL SOLE: OSSERVAZIONE
IL FUOCO DEL SISTEMA SOLARE: TUTTI
INTORNO AL SOLE?
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Una nana gialla di classe spettrale G2V, in sequenza principale.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
6
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Temperatura: 5.200–6.000 K
Colore convenzionale: giallo
Colore apparente: bianco-giallo
Massa: 0,8–1,04 M☉
Raggio: 0,96–1,15 R☉
Luminosità: 0,6–1,5 L☉
Righe idrogeno: Deboli
Frazione in sequenza principale:7,6%
Temperatura: 5.800 K
Colore convenzionale: giallo
Colore apparente: bianco-giallo
Massa: 1,9891x1030 Kg
Raggio: 700.000 km circa
Luminosità: 3,827x1026 W
Righe idrogeno: Deboli
Frazione in sequenza principale:-
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
7
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Nascita: 4,5 miliardi di anni fa
Tipologia: stella nana gialla
Fase: fusione dell’idrogeno in elio
Durata prevista 4,5-5 miliardi di anni
Proprio il fatto di essere una stella nana di media
potenza consente al Sole di avere una vita totale in
sequenza principale di circa 10 miliardi di anni.
E poi?
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
8
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Terminata la scorta di idrogeno da
trasformare in elio, il Sole
avrà una
contrazione dovuta ad uno sbilanciamento
di forze: il collasso gravitazionale vince sulla
spinta dall’interno che non viene più
alimentata
dalle
fusioni
nucleari
dell’idrogeno.
La temperatura si alza fino a 10 milioni
Kelvin, quando ricominciano le reazioni
nucleari che fondono stavolta l’elio in
carbonio.
La stella si ingrandisce, negli strati esterni
brucia l’idrogeno mentre negli strati interni
brucia l’elio.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA
CENTRALE
E IL FUOCO
Il Sole
diventa
unaDEL SISTEMA
.
9
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
La gigante rossa inizia a
soffiar via materiale dagli
strati più esterni e piano
piano lascia scoperto il
proprio nucleo.
La radiazione fortissima
proveniente da questo
nucleo caldo e densissimo,
una
,
raggiunge gli strati di
materiale espulsi dando
vita ad una
.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
10
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
: Con un raggio di 150.000 chilometri, detiene
oltre il 40% dell'intera massa solare e possiede la
massima densità. La temperatura all'interno del nucleo è
di circa 1,5*107 K.
Da questa zona ci arrivano soltanto i neutrini.
: Area di 300.000 chilometri che
circonda il nucleo. I raggi gamma generati dalla catena
protone-protone rimbalzano tra gli strati interni
perdendo energia (vengono più volte assorbiti e
riemessi). Il processo dura milioni di anni. In questa fase
l'energia è trasmessa tramite radiazione.
: Area di 250.000 chilometri oltre lo strato radiativo. La materia
della zona convettiva ha il compito di far passare l'energia proprio attraverso il
meccanismo di convezione, che è lo stesso per il quale l'aria calda sale rispetto all'aria
fredda.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
11
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
: La sfera della luce è ciò che si vede
guardando il Sole. Spessa 400-500 chilometri circa, ha
una temperatura di circa 5800 °K. Costituita da piccoli
grani visibili anche con un piccolo telescopio.
Dalla fotosfera fuoriesce, finalmente, la radiazione che si
è prodotta milioni di anni prima, nel nucleo.
Come detto, sulla fotosfera si presentano quei fenomeni
superficiali che costituiscono i motivi principali di
osservazione solare.
: La sfera del colore è posta sopra la
fotosfera, e raggiunge i 10.000°K di temperatura. Si tratta
di uno strato di plasma considerato come la bassa
atmosfera del Sole.
: Parte più esterna, si estende fino a che non sfuma nel gas
interplanetario che raggiunge sotto forma di vento solare. La sua temperatura
raggiunge il milione di gradi. Da Terra è visibile soltanto durante le eclissi totali di Sole.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
12
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
La radiazione solare si presenta come:
: aumento del moto delle
particelle del plasma
: conseguenza del rapido
spostamento di grandi masse di gas.
«Ascoltato» da SOHO.
:
oscillazioni dell'intensità del campo
elettro-magnetico che si allontanano
nello spazio come onde.
L'energia prodotta si propaga nel vuoto con radiazioni che abbracciano l'intero spettro
elettromagnetico. A Terra giungono soltanto la luce visibile, una piccola parte di UV e di
IF e le onde radio.
Proprio questi tagli spinsero gli astronomi verso lo spazio eliminando i problemi
atmosferici, anche se oggi le tecniche adattive riescono a limitare di molto il fastidio.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
13
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
: Sono fenomeni della fotosfera e rappresentano la
parte visibile delle correnti convettive. Si tratta di macchie più chiare
(correnti in ascesa, più calde) e più scure (correnti in discesa, meno
calde) mutevoli per forma e dimensione. Il diametro di
ciascun granulo è compreso in media tra 300 e 1000 chilometri, ed ha
una vita che non dura più di 5 minuti.
: Piccole luci associate alle macchie anche se non disdegnano
di comparire in prossimità dei poli solari. Si tratta di masse gassose più
calde di quelle circostanti.
: Le macchie sono tipici fenomeni della fotosfera e
sono porzioni di fotosfera più fredde. Intorno alla macchia c'è un alone
di temperatura intermedia (5500°K), e quindi anche di colore
intermedio. La parte più fredda e più scura è detta ombra, la parte
intermedia è la penombra.
Le macchie solari sembrano cicliche, con un periodo intorno agli 11
anni. Un tempo furono assenti per 75 anni (Periodo di Maunder)
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
14
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
: variazione positiva di luminosità sottoforma di eruzione che
coinvolge regioni molto estese. Il brillamento dura da qualche minuto
a più di un'ora, anche se la parte più evidente è comunque di pochi
minuti. Gli effetti arrivano sulla Terra sotto due forme: un disturbo nei
segnali radio su scala planetaria e le aurore polari.
: Meno drastico di un brillamento, si tratta di getti di
materia che prendono una classica forma ad arco in grado di innalzarsi
al di sopra della cromosfera. La loro durata va da qualche minuto a
qualche mese. Spesso sono costituite da materia coronale, con
temperatura più bassa rispetto a quelle circostanti e più densa della
corona.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
15
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
16
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Dal punto di vista Kepleriano, il Sole occupa uno dei
fuochi dell’ellisse rappresentata dall’orbita di un
pianeta. Ma tutti i pianeti orbitano intorno al Sole?
Apparentemente si, ma in realtà pianeti e Sole
orbitano intorno ad un baricentro comune, ma la
massa del Sole è talmente più grande di quella degli
altri pianeti, messi insieme, che il baricentro si trova
all’interno della sfera solare, e proprio per questo
«sembra» che tutti i pianeti orbitino in effetti
intorno al Sole.
Se così non fosse non avremmo mai iniziato a scoprire esopianeti: molti sono stati
scoperti infatti proprio grazie ai movimenti che la stella compie intorno al baricentro
comune dei sistemi. La stella non è ferma al centro del fuoco, quindi, ma oscilla
leggermente intorno al baricentro del sistema. E il Sole non si sottrae a questa legge.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – LA STELLA CENTRALE E IL FUOCO DEL SISTEMA
17
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
ROCCIOSI O GASSOSI
QUALCOSA DI CIASCUNO
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Attualmente si riconoscono otto
pianeti:
Ovviamente ciascun pianeta è caratterizzato da proprie peculiarità. Non è il caso di fare
una lista dei dati di ciascun pianeta, ma possiamo studiare qualche caratteristica
confrontandoli tra di loro.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
19
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Star vicino ad una stella in formazione e ai suoi venti solari non è semplice per la parte
più volatile di un disco protoplanetario. Fu così che i gas furono spazzati via dagli strati
più interni del disco fino al sistema solare più esterno. Ciò che resta, sono sostanze più
pesanti,
.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
20
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Le sostanze più volatili spazzate via dal vento stellare sono andate a finire negli strati
più esterni del disco protoplanetario e hanno formato pianeti di tipo gassoso. Quelli più
lontani presentano gas a temperature bassissime, quindi alla fine hanno finito per
ghiacciarsi.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
21
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
PIANETA
TIPOLOGIA
Mercurio
Roccioso
Venere
Roccioso
Terra
Roccioso
Marte
Roccioso
Giove
Gassoso
Saturno
Gassoso
Urano
Gassoso/ghiacciato
Nettuno
Gassoso/ghiacciato
Sono queste le uniche differenze tra i pianeti del Sistema Solare? Certamente no…
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
22
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
PIANETA
VELOCITA’ ROTAZIONE (m/s)
DURATA DEL GIORNO IN
GIORNI TERRESTRI
SCHIACCIAMENTO
Mercurio
3,0256
58,16462
0
Venere
1,81
243,0185
0
Terra
465,11
0,997258
0,00335
Marte
241,17
1,025957
0,00736
Giove
12.580
0,413 538
0,064
Saturno
9.870
0,449375
0,09796
Urano
2.590
0,71833
0,0229
Nettuno
2.680
0,67125
0,0171
Come si nota, a velocità di rotazioni maggiori corrispondono schiacciamenti polari
maggiori. La massima velocità è di Giove, tuttavia Saturno è meno denso di Giove,
quindi risulta più «deformabile» dalla rotazione.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
23
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
PIANETA
DENSITA’ g/cm3
Mercurio
5,43
Venere
5,204
Terra
5,515
Marte
3,94
Giove
1,33
Saturno
0,69
Urano
1,27
Nettuno
1,64
Saturno non solo è meno denso di
tutti gli altri pianeti del Sistema
Solare, ma ha un peso specifico
inferiore a quello dell’acqua quindi
questo pianeta con gli anelli
riuscirebbe a galleggiare su un oceano
abbastanza grande da accoglierlo!
Un altro dato balza agli occhi: i pianeti rocciosi sono ovviamente più densi. Ma c’è
molta differenza tra tre pianeti e Marte…
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
24
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
PIANETA
VELOCITA’ DI FUGA (km/s)
Mercurio
4,30
Venere
10,46
Terra
11,18
Marte
5,03
Giove
60,22
Saturno
32,26
Urano
22,50
Nettuno
23,90
Una velocità di fuga bassa significa che un
corpo, per sfuggire all’attrazione gravitazionale
del pianeta, fatica di meno.
è totalmente privo di una atmosfera
propriamente detta: soltanto a metà degli anni
Ottanta è stata scorta una leggera presenza di
atomi in numero di 105 per centimetro cubico,
molto inferiore al vuoto che si crea nei
laboratori.
Il motivo è semplice: vicino al Sole, il vento
stellare è molto forte mentre la velocità di fuga
del pianeta è bassissima e la gravità non è
riuscita a trattenere l’atmosfera.
è più lontano, ma è poco denso e con velocità di fuga molto bassa. Anche in questo caso è
stato facile perdere l’atmosfera, anche se non come Mercurio. Le cause? Assenza di un campo
magnetico, bassa densità e impatti meteorici.
La nostra atmosfera la conosciamo bene, mentre al di là di Marte i pianeti sono totalmente gassosi
o
quasi.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
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CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
PIANETA
TEMPERATURA SUPERFICIALE (°C)
Mercurio
da -170 a +350
Venere
480
Terra
22
Marte
-23
Giove
-150
Saturno
-180
Urano
-214
Nettuno
-220
Venere ha una atmosfera di nuvole per uno
spessore di 85 chilometri, mentre sulla Terra la
maggior parte dei fenomeni atmosferici non
supera i 10 chilometri di altezza.
Il motivo? Un tempo il pianeta dovrebbe essere
stato simile alla Terra attuale, ma la prossimità
del Sole portò ad una temperatura sempre più
alta che fece evaporare gli oceani per
addensare il vapore tra le nubi del pianeta.
Sempre più effetto-serra e temperature sempre
maggiori.
E infatti, nonostante la vicinanza, non è
Mercurio il pianeta più caldo, ma Venere!
Il motivo è dovuto al legame tra rotazione e rivoluzione. Vediamo un po’…
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
26
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
PIANETA
DURATA DEL GIORNO IN GIORNI TERRESTRI
DURATA DELL’ANNO IN TEMPO
TERRESTRE
Mercurio
58,16462
87,965 giorni
Venere
243,0185
224,7 giorni
Terra
0,997258
365,25 giorni
Marte
1,025957
686,9 giorni
Giove
0,413 538
11,86 anni
Saturno
0,449375
29,46 anni
Urano
0,71833
84,01 anni
Nettuno
0,67125
164,79 anni
sperimenta una risonanza di 3:2 con il periodo di rivoluzione, ruotando tre volte intorno
al proprio asse mentre compie due rivoluzioni intorno al Sole. Ciò vuol dire che il pianeta alterna le
facce al Sole ad ogni perielio. Un risultato è la presenza di due punti caldi sul pianeta,
sull'equatore, uno a 0° e l'altro a 180° di longitudine, che giacciono proprio davanti al Sole nei
punti di perielio.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
27
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Pianeta
Inclinazione dell'asse
Mercurio
Venere
Terra
Marte
Giove
Saturno
Urano
Nettuno
0
177°, 3
23°, 27
25°, 19
3°, 13
26°, 73
97°, 55
28°, 48
In genere tutti i pianeti hanno una stessa inclinazione assiale. Le eccezioni sono Mercurio, che
subisce molto l’influenza del Sole tanto da essere in risonanza, Venere e Urano.
Venere è inclinato addirittura di quasi 180°, quindi ha un senso di rotazione inverso rispetto agli
altri pianeti probabilmente dovuto a impatti. Stessi impatti per Urano, che inclinato di 90° sembra
rotolare più che ruotare.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
28
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Pianeta
Mercurio
Venere
Terra
Marte
Giove
Saturno
Urano
Nettuno
Inclinazione Eccentricità
su eclittica
7°
0,2056
3°,4
0,0067
23°, 5
0,0167
1°,9
0,0935
1°,9
0,0489
2°,5
0,0565
0°,8
0,0457
1°,8
0,0113
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
29
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
PIANETA
NUMERO DI SATELLITI
Mercurio
0
Venere
0
Terra
1 (e mezzo…)
Marte
2
Giove
67 (?)
Saturno
62 (?)
Urano
27 (?)
Nettuno
13 (?)
Un dato che risalta subito è la presenza di un gran
numero di satelliti per i pianeti più distanti e giganti
del Sistema Solare.
Noti i processi di formazione o di acquisizione dei
satelliti nei sistemi planetari, si può dedurre che la
maggior parte siano quindi stati acquisiti
gravitazionalmente dai pianeti più grandi e quindi
più «forti».
I punti interrogativi indicano che si tratta di numeri
molto provvisori visto che ancora oggi si continuano
a scoprire nuovi satelliti.
Per Saturno, addirittura, si potrebbe parlare di un numero indefinibile visto che ogni particella che
forma gli anelli si pratica è suscettibile di essere chiamata satellite!
A proposito di anelli planetari: soltanto Saturno ne è dotato?
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
30
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
A prima vista sembra proprio che soltanto Saturno abbia un sistema di anelli planetari. In realtà
tutti i giganti del Sistema Solare sono dotati di anelli più o meno deboli.
Anelli di Saturno, immortalati dalla sonda
Cassini
Anelli di Giove ripresi dalla sonda Galileo
Anelli di Urano dalla Voyager
2
Anelli di Nettuno dalla Voyager 2
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – I PIANETI SOLARI: TIPOLOGIE E CURIOSITA’
31
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
DALLA LEGGE DI TITIUS-BODE AGLI
ASTEROIDI
CERERE E GLI ASTEROIDI DI PADRE PIAZZI
LA FASCIA PRINCIPALE DEGLI ASTEROIDI
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Sembra difficile ricordare le distanze dei pianeti dal Sole, eppure esiste un metodo molto
efficace per trovarle. Si chiama
Data una serie del tipo: 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96 e aggiungiamo 4 a ciascun numero della serie,
dividendo poi per 10. Otteniamo: (0+4)/10, (3+4)/10, (6+4)/10, (12+4)/10, ecc.. cioè:
0,4 - 0,7 - 1,0 - 1,6 - 2,8 - 5,2 - 10 - 19,6 - 38,8
Ora prendiamo le distanze dei pianeti dal Sole espresse in Unità Astronomiche e confrontiamole
con questa serie.
0,39 (Me) - 0,72 (V) - 1 (T) - 1,52 (Ma) - 5,2 (G) - 9,54 (S) - 19,2 (U) - 30,1 (N)
Come si può notare, sembra quasi la stessa serie se non fosse per quel 2,8 in mezzo che non
corrisponde a nessun pianeta! All’epoca della Legge di Titius-Bode i pianeti si fermavano a
Saturno. La legge fu presa un po’ come un caso fortuito, ma quando nel 1781 venne scoperto
Urano proprio laddove la legge lo voleva, si pensò che anche alla casella 2,8 dovesse esserci per
forza un pianeta finora sfuggito.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – DA TITIUS-BODE AGLI ASTEROIDI
33
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Era il 1801 quando padre Piazzi scovò il fatidico pianeta a 2,8
Unità Astronomiche di distanza dal Sole, tra Marte e Giove,
proprio dove la Legge di Titius-Bode lo voleva! Si trattava di
.
Sembrava la consacrazione della Legge, ma la scoperta di Nettuno
ben 8 UA prima di quanto previsto e poi di Plutone la fecero
cadere di nuovo in disgrazia.
Alla distanza di Cerere furono scoperti poi tantissimi altri corpi
delle stesse dimensioni e caratteristiche di Cerere.
Tutto questo insieme di corpi presenti tra 2,2 e 3,2 Unità
Astronomiche di distanza dal Sole crea una “fascia” di oggetti
celesti più o meno simili, catalogabili secondo determinati criteri
che abbiamo visto la volta scorsa in tema di “asteroidi”.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – DA TITIUS-BODE AGLI ASTEROIDI
34
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
La
è la
regione di spazio compresa tra Marte
e Giove all'interno della quale esiste la
più alta concentrazione di asteroidi in
orbita intorno al Sole.
Ad oggi esistono più di 200 mila
asteroidi nella Fascia Principale e si
ritiene che si tratti di corpi che non
sono riusciti a fondersi in un pianeta
unico a causa della “discussione
gravitazionale” tra il Sole e Giove,
presenti ai lati opposti.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – DA TITIUS-BODE AGLI ASTEROIDI
35
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Abbiamo visto che ci sono più di 200 mila oggetti in un’orbita tra Marte e Giove, il
che potrebbe far pensare a scontri continui tra asteroidi.
In realtà non è così, e se vivessimo su un asteroide probabilmente in tutta la nostra
vita non riusciremmo a vederne passare altri nel nostro cielo, tanta è la distanza e le
piccole dimensioni di questi corpi.
Le eccezioni non mancano ovviamente,
anche se sono rarissime. Quando si
verificano, però, danno vita a fenomeni
particolari come l’asteroide
,
famoso per avere una coda come le
comete.
In realtà si tratta dei detriti creatisi in
seguito ad una collisione con un altro
corpo della Fascia degli Asteroidi. E’
comunque una eccezione!
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – DA TITIUS-BODE AGLI ASTEROIDI
36
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Come i vecchi dischi in vinile avevano dei solchi all’interno, nei quali scorreva la
puntina del giradischi, così anche la Fascia degli Asteroidi presenta delle zona
totalmente prive, o quasi, di corpi celesti.
Questi buchi sono localizzati alle Unità
Astronomiche 2.5, 2.82, 2.96, 3.28. Qualunque
corpo celeste posto in queste orbite
impiegherebbe per la sua rivoluzione un
tempo pari, rispettivamente, ad 1/3, 2/5, 3/7 e
1/2 del tempo impiegato da Giove a compiere
la propria rivoluzione. Sono fasce orbitali,
quindi, in risonanza con la fascia orbitale di
Giove e questo fattore ha fatto si che
l'influenza gravitazionale del gigante gassoso
abbia liberato le aree da tutti i corpi presenti.
Le zone sono dette
, dal
nome dell'astronomo che le scoprì nel 1866.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – DA TITIUS-BODE AGLI ASTEROIDI
37
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
Tra gli asteroidi, ce ne sono alcuni la cui orbita si presenta più vicina a quella della
Terra. Sono chiamati NEO (Near Earth Objects) e sono ovviamente gli oggetti che
vengono maggiormente controllati dalle divisioni speciali della NASA al fine di
prevenire eventuali situazioni di pericolo. In realtà “Objects” indica sia asteroidi sia
comete, quindi per parlare di asteroidi si dovrebbe usare il termine NEA.
Gruppo
Definizione
NEC (comete)
D < 1.3 UA
P < 200 anni
NEA (asteroidi)
D < 1.3 UA
Tra i NEO, ce ne sono alcuni che appartengono
a categorie potenzialmente pericolose. Sono i
cosiddetti PHA (Potentially Hazardous
Asteroids), caratterizzati da un perigeo
massimo di 0,05 UA e da una magnitudine
assoluta pari a 22, che ipotizzando un albedo
del 13% porta ad una dimensione minima di
150 metri.
Attualmente si contano 1350 PHA.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – DA TITIUS-BODE AGLI ASTEROIDI
38
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE 2012
La scala Torino usa valori
da 1 a 10 per indicare la
pericolosità di un NEO, in
termini di probabilità di
impatto e di energia
sprigionata.
Attualmente 2007 VK184
è classificato al valore 1,
con
una
probabilità
cumulativa
d'impatto
dello 0,034% .
Storicamente
Apophis
raggiunse il livello 4, ma
ora è sceso.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – DA TITIUS-BODE AGLI ASTEROIDI
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UN MONDO DI PLUTOIDI
LE COMETE DI BREVE PERIODO: FASCIA
DI EDGEWORTH-KUIPER
LE COMETE DI LUNGO PERIODO: LA
NUBE DI OORT
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Un pianeta è tale se:
Nonostante sia l’unico pianeta scoperto dagli americani, Plutone è stato declassato
poiché non ha pulito la propria orbita, visto che interseca proprio quella di Nettuno.
In realtà ne ha di cose che non coincidono con gli altri pianeti, a partire da un’orbita
decisamente molto ellittica e molto inclinata rispetto all’eclittica.
Comunque, per questi motivi, Plutone è stato declassato a… asteroide? No…
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – OLTRE NETTUNO
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Gli asteroidi possono avere forme davvero bizzarre
e possono essere molto piccoli, eppure ci sono dei
corpi celesti che sembrano pianeti in miniatura, che
hanno forma sferica e che orbitano intorno al Sole.
Non possono essere paragonati agli asteroidi a
forma di nocciolina delle dimensioni di 100 metri di
diametro.
I pianeti nani sono corpi celesti, orbitanti intorno ad una stella e caratterizzata da una
massa sufficiente a conferir loro una forma sferoidale ma che, a differenza dei pianeti veri
e propri, non sono stati in grado di ripulire la propria fascia orbitale da altri oggetti di
dimensioni non trascurabili.
I plutoidi, istituiti dalla UAI nel giugno 2008 e relativi al Sistema Solare, sono i pianeti nani
la cui orbita è prevalentemente oltre l'orbita di Nettuno.
I primi nanopianeti sono stati
,
aggiunti Sedna, Varuna, Quaoar e Orco.
,
,
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e
. Poi si sono
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La Fascia di Edgeworth-Kuiper è una regione
del sistema solare oltre l'orbita di Nettuno ed
interna alla Nube di Oort dove orbitano corpi
del diametro fino a migliaia di chilometri, dei
quali Plutone è il rappresentante più noto.
L’idea di questa fascia risale agli anni
Cinquanta, e le prime prove iniziarono nel
1992 con la scoperta di 1992QB1.
Con forma presumibilmente schiacciata ed una estensione che va da 38 a 50 UA, la Fascia
di Kuipercontiene un numero indefinito di corpi, compreso tra dieci milioni ed un
miliardo. Si pensa che tra le 38 e le 50 UA siano presenti almeno 70mila oggetti con
dimensioni maggiori ai 10 chilometri di diametro.
Da qui dovrebbero aver vita le comete di breve periodo.
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La Nube di Oort è una regione del sistema solare compresa
tra le 40.000 e le 100.000 UA caratterizzata da una notevole
concentrazione di comete.
Molto più grande della Fascia di Kuiper, la Nube di Oort ha
forma quasi circolare, a meno di stiramenti dovuti alla
gravità della Via Lattea e si estende per circa 200.000 UA.,
contenendo centinaia di miliardi di nuclei di cometa. Il suo
raggio sarebbe di un anno luce, con una massa totale
simile a quella terrestre.
Da qui dovrebbero aver vita le comete di lungo periodo o
paraboliche.
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UN SISTEMA STABILE?
LA PRESENZA DI ACQUA NEL SISTEMA
SOLARE
LA PRESENZA DI VITA NEL SISTEMA
SOLARE
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Siamo proprio sicuri che il sistema solare sia stabile, dopo 5 miliardi di anni dalla
nascita??
Basta vedere la storia recente di Giove per
capire che da una quindicina di anni ha
ricevuto parecchie visite violente: la cometa
Shoemaker-Levy 9, le cicatrici di Wesley,
l’ultimo impatto di settembre…
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – STABILITA’, ACQUA E VITA
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Non è un caso che proprio Giove
sia un grande attrattore di impatti,
visto che con la sua massa riesce a
catturare gravitazionalmente
parecchi dei corpi che entrano nel
sistema solare interno.
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Ciascun pianeta esercita una debole forza gravitazionale su tutti gli
altri corpi celesti e, sebbene minima, nel tempo possono crearsi
configurazioni o somme di piccoli effetti tali da provocare
mutamenti drastici negli equilibri di un sistema.
verificò delle ciclicità di allontanamento di
Saturno e di avvicinamento di Giove e riuscì nei suoi calcoli a
giungere a quel determinismo che lo rese famoso nel calcolo delle
orbite planetarie., soprattutto dopo aver scoperto il rapporto di
5:2 nelle orbite di Giove e Saturno. Questa risonanza fa sì che le
perturbazioni reciproche dei due pianeti possano sommarsi
sull'arco di secoli. Due forze, sebbene piccole, se ripetute
all'infinito possono iniziare ad avere effetti tangibili nel lungo
periodo.
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Simulazioni numeriche portate
avanti da Jacques Laskar mostrano
come i giganti gassosi siano
relativamente stabili, mentre a far
da ago della bilancia ci pensa il più
piccolo, MERCURIO. Proprio la
precessione del suo punto di afelio
potrebbe portare a situazioni in cui
l’attrazione gravitazionale di Giove
e Saturno riescono ad allungare
una orbita già molto ellittica
rispetto
agli
altri
pianeti.
Allontanandosi sempre più dal Sole
nel punto di afelio, alcune
simulazioni portano addirittura ad
un incrocio con l’orbita di Venere,
con tutte le conseguenze del caso.
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La Terra non è più l’unico posto del Sistema
Solare nel quale è accertata la presenza di
acqua, anche se aqua in superficie non è stata
ancora trovata sugli altri corpi celesti.
Il nostro pianeta invece ne è ricoperto per il
71%, sebbene rappresenti soltanto lo 0,3%
della massa terrestre. Ci sono corpi celesti che
in percentuale ne sono molto più ricchi di noi!
Europa, satellite di Giove, e Titano, satellite di
Saturno, ne sono chiari esempi con i loro
oceani di acqua liquida posti sotto la crosta
superficiale.
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La molecola d'acqua è molto presente nell'universo
e si è accumulata nei nostri dintorni a partire dalla
nebulosa solare che ha dato origine alla nostra
stella ed ai nostri pianeti. La formazione dei pianeti
è avvenuta tramite collisione di planetesimi, in
grado di innalzare di molto la temperatura il che,
unito alla vicinanza con il Sole, dovrebbe aver fatto
evaporare l'acqua originaria. Come ci è tornata?
Idea dominante era ricondurre la provenienza
dell'acqua terrestre ad un impatto cometario. Una
cometa, ghiacciata perché proveniente dalla parte al
di là della linea della neve, impattando con la Terra
l'avrebbe ricoperta di acqua.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – STABILITA’, ACQUA E VITA
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L’analisi di comete come la Halley, la
Hyakutake e la Hale Bopp hanno
mostrato la presenza di acqua in
composizione chimica molto diversa
dalla nostra nel rapporto tra idrogeno e
deuterio. Al tempo stesso sono state
scoperte le famose “comete della fascia
principale”: asteroidi che presentano
una chioma e una coda non derivante
da impatti.
Anche Cerere, del resto, sembra
coperto da uno strato spesso di
Ad oggi sembra che la composizione dell’acqua ghiaccio.
degli asteroidi sia più simile a quella
terrestre rispetto all’acqua proveniente dalle comete. La quantità è ovviamente minore,
ma la composizione chimica sembra essere migliore!
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – STABILITA’, ACQUA E VITA
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In alcuni crateri di Mercurio i raggi del Sole non
arrivano mai, quindi è ipotizzabile, e immortalata da
zone ad alta albedo, la presenza di acqua allo stato
ghiacciato vista la temperatura al di sotto dei -180°C.
Venere è troppo calda, mentre sulla Luna l’acqua è
stata rivelata dalla missione LCROSS tre anni fa.
Marte presenta calotte ghiacciate che non lasciano
alcun dubbio.
I giganti gassosi sembrano i posti meno convenienti per cercare l’acqua, tuttavia
presentano una schiera di satelliti davvero molto interessanti da questo punto di vista,
come accennato parlando di Titano e Europa.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – STABILITA’, ACQUA E VITA
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Encelado, satellite di Saturno,
sarebbe l’"alimentatore" dell'anello
E tramite le sue eruzioni di ghiaccio.
L'anello più esterno di Urano
dovrebbe essere composto anche
dal ghiaccio fornito dal satellite
Mab. Giapeto di Saturno e Tritone
di Nettuno sembrano contenere
grandi scorte superficiali di
ghiaccio.
Encelado non fa nulla per
nascondere la propria riserva di
acqua, che viene sparata via
sottoforma di enormi geyser dalle
regioni sudpolari
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – STABILITA’, ACQUA E VITA
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Titano, la luna più grande di Saturno,
possiede dei cicli del tutto simili al ciclo
dell’acqua presente sulla Terra ma
anziché acqua possiede idrocarburi,
soprattutto metano.
Pioggia di metano, laghi di metano
come quello che riflette la luce solare in
questa meravigliosa immagine scattata
dalla sonda Cassini.
Difficile ancora per noi ipotizzare una
vita basata su silicio e metano anziché
carbonio e acqua… ma…
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – STABILITA’, ACQUA E VITA
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Sulla Terra sappiamo che nei pressi dei getti di
aria calda che soffiano nei fondali marini (black
smokers) esistono forme di vita molto semplici ed
estremofili, simili a vermoni.
Le stesse condizioni dovrebbero esistere sui
fondali degli oceani nascosti di Encelado e di
Europa.
E allora come si fa a pensare che su questi corpi
celesti non possa esserci vita, quando è invece
più probabile che ci sia?
Questo è tanto più vero dopo la scoperta di forme
di vita semplici, sulla Terra, che si nutrono di
sostanze ritenute da sempre velenose come
l’arsenico.
SERATA n° 11 – IL SISTEMA SOLARE – STABILITA’, ACQUA E VITA
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L’UNIVERSO IN UN’ORA
