Giove e Saturno non sono sempre stati nelle posizioni orbitali che conosciamo oggi. Inizialmente i due giganti gassosi occupavano una posizione diversa. Uno studio condotto da Matt Clement della Carnegie Institute of Science ha rivelato proprio queste probabili posizioni originali di Saturno e Giove. Questa ricerca ha affinato le nostre conoscenze sugli eventi che hanno determinato la composizione insolita del nostro sistema solare, tra cui anche l’espulsione di un precedente e ulteriore pianeta tra Saturno e Urano.

Grazie all’osservazione di altri sistemi planetari sparsi per la nostra galassia si è notato che i giganti gassosi non sono posizionati sempre all’esterno, con quelli rocciosi all’interno. Si è quindi notato che l’architettura del nostro sistema solare risulta particolarmente insolita.

Nei suoi primi milioni di anni di vita, il Sole era circondato da un disco rotante di gas e polvere (disco protoplanetario) da cui poi sarebbero nati i pianeti. Si pensava che le orbite dei primi pianeti fossero compatte e circolari, e le interazioni gravitazionali con gli oggetti più grandi hanno poi perturbato la disposizione e causato un rapido rimescolamento dei pianeti giganti, creando la configurazione che osserviamo oggi.

Capire il nostro sistema solare

L’obiettivo quindi era studiare i processi che hanno portato all’insolita struttura del nostro sistema. Il team di ricerca si è dotato di modelli matematici capaci di replicare gli eventi che hanno modificato il nostro sistema solare in fase di formazione. I ricercatori hanno fruttato la tecnica del “reverse engineering”, cioè hanno cercato di capire cosa è successo prima, attraverso lo studio dello stato attuale, e andando a ritroso con gli eventi.

Già nel 2013 uno studio condotto sempre al Carnegie, guidato da Alan Boss mise a punto dei modelli teorici. Questi spiegavano la nascita e la formazione dei giganti gassosi del nostro sistema solare, una tipologia di pianeti presente all’incirca nel 20% dei sistemi stellari simili al nostro. Lo studio si è basato sull’osservazione di un protopianeta in via di formazione candidato a diventare un gigante gassoso.

Clement, insieme ai suoi collaboratori, ha condotto oltre 6000 simulazioni dell’evoluzione del nostro sistema solare, rivelando un dettaglio inaspettato sul rapporto tra i giovani Giove e Saturno. Inizialmente si pensava che l’orbita di Giove e Saturno avesse un rapporto di 3 a 2: ogni volta che Giove completava 3 rotazioni attorno al Sole, Saturno ne faceva 2. Questa disposizione orbitale non è stata in grado, in base alle simulazioni, di spiegare in modo soddisfacente la configurazione attuale delle orbite dei giganti gassosi.

Le prospettive future

Utilizzando i modelli del team di ricerca, con un rapporto orbitale tra Giove e Saturno di 2 a 1, i risultati hanno mostrato una maggiore coerenza con la nostra architettura planetaria. La simulazione ha anche mostrato che le posizioni originali di Urano e Nettuno erano influenzate dalla massa della fascia di Kuiper, una regione all’estremità del sistema solare che si estende fino a 50 UA (Unità Astronomiche). Questa è costituita da corpi minori come asteroidi, da pianeti nani e planetoidi, di cui Plutone rappresenta il membro più grande.

“Il nostro Sistema Solare è un po’ strano, ma non è sempre stato così”, ha spiegato Matt Clement durante la presentazione dello studio. Il modello matematico sviluppato potrà ora essere utilizzato per le future osservazioni della formazioni di pianeti terrestri, o di giganti gassosi. Inoltre, potrà essere utile anche per la ricerca di esopianeti con il potenziale di ospitare la vita.

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