Origine del sistema solare
Ipotesi nebulare
Ipotesi stellare
Il problema dell’origine del sistema solare è di
notevole importanza e di grande complessità.
E’ importante perché è connesso all’origine del
pianeta Terra e dell’uomo …..
Complesso perché i dati da considerare sono
molti e a volte tali da apparire in contrasto tra
loro, sicchè si presenta ardua l’impresa di
trovare un’interpretazione coerente e
soddisfacente di essi
Sono state proposte due categorie di ipotesi:
Nebulari
Ammettono un’origine
comune per il Sole , i
pianeti e gli altri
componenti del sistema
solare a partire da una
nebulosa attraverso un
meccanismo graduale di
tipo evoluzionistico, tale
che gli eventi di una certa
fase sono contenuti in
embrione nella fase
precedente
Stellari
Propongono un’origine
distinta e separata del Sole
che preesiste al sistema ,
mentre gli altri componenti
si formano a seguito di un
evento eccezionale, di tipo
catastrofico, come il
passaggio ravvicinato di
una stella
Al momento le ipotesi più accreditate sono
quelle nebulari, non solo perché riescono
ad interpretare in modo più facile e
coerente i vari dati disponibili, ma anche
perché appaiono in armonia con le ipotesi
interpretative che riguardano l’origine della
vita e delle specie viventi, nonché
dell’intero Universo
Ipotesi di Kant
Kant nel 1755 ipotizzò che
nella nebulosa originaria si
sarebbe stabilito un rapido
moto rotatorio che avrebbe
determinato il distacco di una
serie di anelli i quali,
condensatisi, avrebbero
formato i pianeti
Ipotesi di Laplace
Nel 1796 lo scienziato francese
Laplace nell’ “Esposizione del sistema
del mondo” propone un’ipotesi che ha
molto in comune con quella di Kant
così che l’ipotesi nebulare per
eccellenza viene indicata come ipotesi
di Kant - Laplace
Laplace riteneva che un’unica causa avesse
prodotto i fenomeni , così come allora erano noti,
che caratterizzavano i pianeti:
i moti di rotazione e rivoluzione che
avvengono in senso diretto,
le orbite poco eccentriche,
la complanarità delle orbite.
Secondo Laplace la nebulosa originaria
doveva essere dotata sin dall’inizio di un
moto di rotazione ……..
Raffreddandosi , la
nebulosa si sarebbe
contratta
Al distacco di anelli
il conseguente aumento
della velocità angolare
avrebbe dato origine
da cui si sarebbero
formati i pianeti
L’ipotesi di Kant – Laplace ebbe molta
fortuna riuscendo a dominare
incontrastata per oltre un secolo.
Via via, però, andarono accumulandosi
scoperte e argomentazioni che non
trovavano una spiegazione convincente in
questa ipotesi:
I moti retrogradi di alcuni satelliti di Giove
e di Saturno
i moti dei satelliti di Urano in un piano
quasi perpendicolare all’eclittica
La lenta rotazione del Sole e le grandi
distanze dei pianeti
La lenta rotazione retrograda di Venere ….
Fu così che molti studiosi ritennero di
proporre interpretazioni alternative di tipo
stellare o catastrofico, rifacendosi
all’ipotesi formulata nel ‘700 dal naturalista
francese Buffon, secondo cui all’origine
del sistema solare ci sarebbe stata una
collisione tra il Sole e una cometa.
Secondo l’astronomo inglese Jeans
(1877 – 1946), un’onda di marea si
sarebbe sollevata tra il Sole ed un’altra
stella a seguito di un incontro ravvicinato e
i corpi del sistema solare sarebbero
derivati dalla condensazione e dalla
frammentazione della materia costituente
l’onda.
Validità dell’ipotesi di Kant Laplace
Ancora oggi l’ipotesi di Kant – Laplace è il
riferimento fondamentale per chi vuole
affrontare il problema dell’origine di tutti i
corpi del sistema solare.
I dati più significativi che si possono
portare a suo favore sono:
Tutti i corpi del sistema solare si sono formati
circa 5 miliardi di anni fa;
La forma del sistema solare è quasi piatta;
La bassa eccentricità delle orbite dei vari pianeti,
Il senso dei moti di rotazione e di rivoluzione,
uguale per quasi tutti i corpi,
La distribuzione dei vari pianeti a distanze
regolari dal Sole;
La composizione chimica analoga dei vari corpi
del sistema solare
Ipotesi di Kant – Laplace
modificata
Tenendo conto dei contributi di scienziati
nostri contemporanei come il fisico
tedesco C. F. von Weizsacker e
l’astronomo statunitense di origine
olandese G. P. Kuiper, può essere
proposta nei seguenti termini…….
Tutto ha inizio da una nebulosa , costituita
per l’80% di idrogeno e per il 15% di elio.
Gli altri elementi sono presenti in misura
modesta ma relativamente alta rispetto
alle altre nebulose :
la nebulosa originaria doveva essere
composta cioè in buona parte da materiale
proveniente dall’esplosione di una
supernova , sicché il Sole si può
classificare come stella di seconda
generazione .
La nebulosa di gas e polvere doveva
contenere , perciò idrogeno, elio, silicio,
alluminio, ferro, calcio (elementi
abbondanti nelle rocce) ed ossigeno,
carbonio e azoto (elementi tipici dei
composti organici).
Circa 5 miliardi di anni fa si avviò, forse a
causa dell’urto conseguente all’esplosione
di un’altra supernova, un processo di
contrazione.
La concentrazione di massa diventa un
centro attrattivo per le particelle vicine .
La contrazione e il collasso gravitazionale
determinano un incremento della velocità
di rotazione così la nebulosa assume la
forma di disco
La maggior parte della massa collassa
verso il centro dando origine al proto-Sole
All’interno del disco in
rotazione si creano
dei vortici ,che
consentono
addensamenti minori
di materia , dai quali
avranno origine i
proto-pianeti
La precipitazione di una grande quantità di massa verso
il centro del disco comporta un progressivo innalzamento
della temperatura per fenomeni di attrito dovuti allo
strofinio delle particelle una contro l’altra.
Nella parte centrale di questa massa si raggiungono
temperature così elevate da innescare le reazioni di
fusione nucleare
Si forma
così la
stella sole
I vortici determinano invece l’accrescimento
progressivo dei proto -pianeti e anche un
rallentamento della rotazione del Sole .
Tali vortici ipotizzati da von Weizsacker
potrebbero spiegare come mai il Sole pur
avendo una massa enorme contribuisca
alla definizione del momento angolare del
sistema solo nella misura del 2% , mentre
Giove vi partecipa al 60%: la relativa
lentezza del Sole si sarebbe determinata
in un secondo tempo
Il principio di conservazione del
momento angolare
afferma che ,se la
massa di un sistema
in rotazione assume
una posizione più
vicina all’asse di
rotazione , deve di
conseguenza
aumentare la velocità
di rotazione
Il vento solare che nelle prime fasi di vita di una
stella è particolarmente forte e le elevate
temperature in prossimità del Sole non
consentono ai quattro pianeti più interni di
trattenere a lungo i materiali più leggeri cioè
idrogeno ed elio
Poco tempo dopo aver perso questi gas,
gli stessi pianeti , a seguito del calore
generato dall’impatto con i numerosi detriti
ancora presenti nel piano del disco in
rotazione e del calore prodotto dal
decadimento radioattivo, vanno incontro
ad una fusione quasi totale e ciò consente
una differenziazione chimica della loro
struttura
All’interno precipitano
le sostanze pesanti,
come ferro e nichel, al
di sopra si
posizionano i minerali
silicatici, più leggeri,
mentre gas e vapori
sfuggono all’esterno
Dei quattro pianeti interni solo la Terra e Venere
sono riusciti a trattenere tali gas e vapori dato
che avevano sufficiente massa e quindi
adeguata forza gravitazionale
I pianeti esterni , da Giove in poi,
trovandosi più lontani dal Sole e quindi a
più basse temperature, riescono a
trattenere più facilmente i ghiacci d’acqua,
di ossido di carbonio, di ammoniaca e di
metano, i gas leggeri come l’idrogeno e
l’elio, che già possedevano e, inoltre
riescono a catturare gli stessi gas perduti
dai pianeti interni
I satelliti dei pianeti esterni sono formati da
piccole quantità di sostanze rocciose e da
grandi quantità di sostanze ghiacciate, ma
nel complesso hanno piccole masse: per
questo motivo come i pianeti interni non
hanno quantità significative di idrogeno ed
elio
