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L'Origine del Sistema Solare
La storia del Sistema Solare è ancora tutta da
raccontare.
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La teoria ormai accettata circa l'origine e
l'evoluzione del Sistema Solare è sostanzialmente
(come idea di partenza) quella di Kant (1755) e
Laplace (1796) una nube di gas e polveri che,
sotto l'azione della gravità, tende a
condensarsi.  
E importante sottolineare (Coradini et al.,1980)
il duplice aspetto della teoria che deve spiegare
la nascita del Sistema Solare da una parte vi è
un problema astrofisico (correlato alla
formazione della stella Sole, da risolvere alla
luce delle teorie e dei modelli stellari) e
dall'altra parte un problema planetologico (da
risolvere alla luce dello studio dei meteoriti,
delle superfici e degli interni dei pianeti).
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I nostri limiti .
E significativo anche porre in evidenza due
difficoltà di fondo, vale a dire il fatto di
avere a disposizione solamente il nostro Sistema
Solare quale fonte di informazioni ed il fatto
che ci è quasi del tutto sconosciuto il suo stato
iniziale.    Queste due difficoltà ci pongono in
una situazione profondamente diversa e più
complicata di quella che si incontra nellanalisi
dell'evoluzione stellare.    Lo studio
dell'evoluzione stellare ha la possibilità di
guardare sia nel passato sia nel futuro si
possono, cioè, osservare stelle in diverse fasi
della loro evoluzione ed in tal modo verificare
le ipotesi formulate.   Nel caso dellanalisi
dell'evoluzione planetaria, invece, si ha a
disposizione soltanto il nostro sistema
planetario, ed in esso, inoltre, è possibile
individuare pochi relitti delle epoche passate.
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FASE "ZERO" Inizio delladdensamento
gravitazionale si parte da una nube
interstellare (composta per il 70 di H, il 27
di He e per il restante 3 di elementi più
pesanti) la cui situazione di equilibrio viene
perturbata da un fattore esterno.   Non è
certamente azzardato Taylor (1992) quando afferma
che la nebulosa primordiale non doveva essere di
grande massa e neppure dotata di moto rotazionale
elevato queste due caratteristiche, infatti,
resero possibile il fenomeno di addensamento
centrale, impedendo, cioè, quel frazionamento
della nebulosa che sarebbe sfociato nella nascita
di un sistema stellare binario.A proposito della
causa perturbatrice responsabile dellinnesco del
meccanismo di autogravitazione, già si è avuto
modo di dire che, oltre l'onda di densità di Lin,
si può ragionevolmente ipotizzare una vicina
esplosione di supernova con tale ipotesi si
potrebbe giustificare la presenza di alcuni
isotopi la cui sintesi difficilmente si potrebbe
spiegare in altro modo.Ad ogni buon conto ha
inizio il collasso gravitazionale, assicurato
dalla presenza di materia in quantità sufficiente
a garantire la massa di Jeans.
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FASE 1 Collasso della materia della primordiale
nebulosa solare (gas e polvere) in un disco
rotante (dissipazione di momento angolare) e
conseguente condensazione di piccole particelle
(formazione dei granuli).   Ripetuti episodi di
condensazione ed evaporazione possono spiegare le
inclusioni refrattarie di CAI (calcio-alluminio
intrusion) rilevate in alcune meteoriti.   Sono
queste inclusioni gli oggetti più antichi dei
quali è stato possibile stabilire una datazione
(meteorite Allende), stimata in circa 4560
milioni di anni ed è a tale epoca cui,
solitamente, ci si riferisce quale istante To per
il Sistema Solare.Considerando la composizione
attuale del Sistema Solare interno, sembra che
gli elementi condensatisi per primi siano Ferro,
Nickel e silicati di Ferro e Magnesio nelle
regioni più esterne della nebulosa, a temperature
inferiori, il nocciolo della condensazione era
costituito da ghiaccio dacqua e ghiacci di
acqua/ammoniaca.Il ritmo di crescita è
quantificato (Goldreich e Ward, 1973) nellordine
di centimetri per anno per i minerali più
abbondanti considerando la condensazione del
Ferro nella regione terrestre viene suggerita la
condensazione di granuli con raggio di alcuni
centimetri in tempi di una decina danni.
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FASE 2 Contemporaneamente alla fase di
condensazione in granuli inizia la caduta delle
particelle verso il piano mediano della nebulosa
con la conseguente formazione di un sottile e
denso disco di polveri.   E in questo disco di
materia formatosi nel piano centrale durante la
fase di condensazione che si sviluppano le
instabilità gravitazionali responsabili dei
fenomeni successivi i valori dei parametri
fisici caratteristici sono, indicativamente, di
700 K per la temperatura e 7.5x10-10 g/cm3 per
la densità del gas (Goldreich e Ward, 1973).Si
verificano episodi di fusioni che coinvolgono
metalli e silicati e che possono spiegare la
formazione di condruli con questo termine si
indicano le inclusioni sferoidali, tipicamente di
circa 0.5-1.5 mm, presenti nei meteoriti
condritici e composti in genere di olivina
(silicato di Fe e Mg).   Il modello ritenuto più
plausibile per la formazione di tali strutture
(Levy e Araki, 1989) prevede la presenza di
flares nebulari, analoghi alle protuberanze
normalmente osservate sul Sole.   Questi eventi
altamente energetici avrebbero caratterizzato le
zone situate al di fuori del piano mediano della
nebulosa con rilascio praticamente istantaneo di
enormi quantitativi di energia (circa 1032 erg)
immagazzinata nelle linee di campo magnetico
sottoposte a distorsione.   La rapidità del
fenomeno (i tempi ipotizzati sono dellordine di
0.1 sec) e le alte temperature associate
sarebbero in grado di spiegare efficacemente sia
la formazione dei condruli sia le loro ridotte
dimensioni.Il fatto che i condruli siano così
comuni è una prova che in quel periodo la
nebulosa solare era caratterizzata da
rimescolamenti violenti, riconducibili alla
necessità di dissipare considerevoli quantità di
energia.
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FASE 3 Aggregazione delle polveri in
planetesimali per mezzo di collisioni a bassa
velocità.Inizia in questa fase il bruciamento
dell'H ed il proto-Sole inizia la fase T-Tauri e
FU-Orionis che ha una durata di circa 106
anni.Ad una distanza di circa 4 U.A. si può
situare la snow-line, la linea immaginaria in
corrispondenza della quale avviene la
condensazione del ghiaccio dacqua, fenomeno in
grado di accrescere la densità locale della
nebulosa planetaria incrementando notevolmente il
ritmo di accrezione.   Non è ancora certo se il
meccanismo della snow-line sia stato attivo
solamente per la formazione planetaria nella
regione di Giove oppure se vi siano stati altri
siti in cui meccanismi analoghi abbiano fatto da
catalizzatore della fase di accrezione.   Certo
è, invece, che tale meccanismo operante nella
regione posta a circa 4 U.A. dal Sole e che
porterà alla formazione di Giove ha influenzato
pesantemente (e lo vedremo in seguito)
levoluzione successiva di tutto il Sistema
Solare.Un secondo dato certo è che questi primi
stadi della formazione dei pianeti si sono svolti
sullo sfondo di una luminosità molto più elevata
di quella attuale, quantificata da Hoyle (1979)
in circa 150 LSOL.Tutto il gas presente (H, He
ed altri) viene rimosso dalla regione interna
(vento T-Tauri) lasciando solamente i
planetesimali di una certa massa già formati.  
La massa originaria della nebulosa è stimabile
(Hoyle, 1979) in almeno 1750 masse terrestri,
delle quali circa 1300 costituite da H ed He sono
in qualche modo andate perdute.
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FASE 4 Nella zona dove il ghiaccio d'acqua
diventa stabile, a circa 5 U.A. dal Sole, si
colloca l'accrezione di Giove che raccoglie anche
parte dei gas espulsi dalla zona interna.  
L'accrezione del nucleo del proto-Giove deve
essere avvenuta in un tempo di 105-106 anni ed
altrettanto tempo è servito per la sua formazione
definitiva lintero processo, comunque, si deve
essere svolto prima che il gas venisse
completamente dissipato.   Dunque Giove è un vero
e proprio pianeta e non una stella mancata la
sua origine è da ricercarsi in meccanismi di
accrezione e non direttamente dal frazionamento
della nebulosa originaria.    E importante
ancora una volta evidenziare che la formazione
rapida di Giove è certamente stato levento più
importante per il Sistema Solare in formazione,
un evento in grado di condizionare pesantemente
le successive fasi evolutive.E' riconducibile a
questa fase anche la formazione dei nuclei di
Saturno, Urano e Nettuno, la cui formazione,
però, avviene molto più lentamente.Saturno
impiega un tempo due volte più lungo di Giove a
differenza di Giove, inoltre, ha un asse di
rotazione inclinato rispetto al piano
dell'orbita, chiara indicazione che si deve
essere condensato da più di un corpo di grandezza
considerevole.
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• Urano completa l'accrezione in circa 107 anni e
  Nettuno nel doppio di questo tempo la formazione
  di questi due pianeti deve certamente essere
  avvenuta quando ormai buona parte di H ed He
  erano sfuggiti dal Sistema Solare.La formazione
  di Urano e Nettuno assomiglia a quella dei
  pianeti di tipo terrestre, dunque è profondamente
  differente da quella di Giove e Saturno,
  formatisi in presenza di un grande quantitativo
  di H ed He.Fernandez e Ip (1983) collocano in
  questa fase lorigine di planetesimali che,
  immessi in orbite molto eccentriche dallazione
  dei nuclei iniziali di Nettuno e Urano, avrebbero
  poi costituito sia la Nube di Oort sia una fascia
  cometaria trans-nettuniana (seguendo in ciò le
  teorie avanzate negli anni 50 da Edgeworth e
  Kuiper).

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FASE 5Formazione dei pianeti di tipo terrestre
(Mercurio, Venere, Terra e Marte) in tempi di
107-108 anni.E' ragionevole ipotizzare, tra
questi, la situazione "disagiata" di Mercurio e
Marte il primo risente della vicinanza del Sole
ed il suo accrescimento si sviluppa in una zona
molto povera di materiale il secondo risente
dell'azione di svuotamento esercitata da Giove
nella zona della Fascia Principale degli
asteroidi.Tale azione di svuotamento era
duplice da un lato l'acquisizione e
l'inglobamento di planetesimali qui sviluppatisi,
dall'altro lato la loro espulsione dalla suddetta
zona.
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FASE 6 Formazione dei sistemi satellitari e dei
sistemi di anelli attraverso meccanismi secondari
di accrezione, cattura di planetesimali già
formati ed episodi collisionali.Talvolta, in una
concezione quasi frattale del nostro Sistema
Solare cara anche allo stesso Galileo, si può
essere indotti a considerare i sistemi
satellitari come dei sistemi solari in miniatura,
quasi una sorta di inevitabile conseguenza dei
meccanismi evolutivi di un pianeta.   E
certamente vero che la formazione dei satelliti
può essere considerata quasi un sottoprodotto
della genesi planetaria, ma è altrettanto vero ed
evidente che le possibili varianti alla
formazione satellitare sono davvero molteplici,
paradossalmente una per ogni satellite.Si
colloca in questa fase anche la formazione della
Luna riconducibile ad un impatto con un
planetesimo di dimensioni paragonabili a quelle
di Marte, evento databile 4.4 miliardi di anni
fa.Episodi analoghi hanno coinvolto anche altri
pianeti a seguito di un impatto Venere potrebbe
aver invertito il senso di rotazione e, sempre
per un impatto violento, Mercurio potrebbe essere
stato privato del mantello di silicati.   Le
collisioni hanno inoltre caratterizzato e
continuano a caratterizzare l'evoluzione dei
corpi della fascia asteroidale.
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A 108 anni dalla separazione iniziale della
nebulosa, il Sistema Solare aveva completato il
suo processo formativo ed iniziava per i corpi
che si erano formati la lenta modificazione
superficiale ad opera sia degli episodi impattivi
anche estremamente violenti, sia di cause
endogene.Si innescava anche quel processo di
formazione-distruzione delle atmosfere
planetarie quelle attuali, infatti, non sono le
atmosfere originarie (almeno nei pianeti di tipo
terrestre) ed è molto probabile che drastiche
variazioni della composizione atmosferica siano
stati episodi frequenti nellevoluzione
planetaria, proprio quali conseguenze di eventi
impattivi giganti.   Il periodo di queste
drastiche modificazioni atmosferiche va collocato
circa 3.8 miliardi di anni fa, in coincidenza con
il momento di maggiore bombardamento in seguito
le atmosfere dei pianeti terrestri sono state
sufficientemente stabili e non hanno più
risentito di massicci fenomeni di rimozione, ma
hanno, ciascuna per conto suo, seguito percorsi
evolutivi indipendenti risultando in tal modo
uniche.   Per quanto riguarda la Terra, un
aspetto correlato alla costruzione dellattuale
atmosfera è quello dellidentificazione
dellorigine dellacqua presente sulla superficie
del nostro pianeta e su questo aspetto le comete
avrebbero potuto giocare un ruolo decisivo
(Chyba, 1987 e 1990).
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Malfi Enrica Mucciariello Andrea Pacifico
Antonio Tremiterra Roberta V A europeo 2008/2009