Una nuova ricerca sull’evoluzione delle orbite della Terra e degli altri pianeti interni del Sistema Solare ha messo in evidenza come queste orbite siano state alterate, nel corso del tempo, da stelle che transitavano vicino al nostro sistema planetario.

Le perturbazioni, causate dall’interazione gravitazionale delle stelle di passaggio, hanno modificato l’evoluzione orbitate a lungo termine dei pianeti. E poiché i dati geologici mostrano che i cambiamenti nell’eccentricità orbitale della Terra accompagnano le fluttuazioni del clima terrestre, questo risultato è importante. Per comprendere come appariva l’orbita terrestre durante quegli episodi, e capire meglio le cause della antiche anomalie climatiche.

Un esempio è il massimo termico del Paleocene-Eocene avvenuto 56 milioni di anni fa, quando la temperatura della Terra aumentò di 5-8 gradi centigradi. Era già stato proposto che l’eccentricità orbitale della Terra fosse notevolmente elevata durante questo evento. Tuttavia, i nuovi risultati mostrano che tenendo conto delle stelle di passaggio è possibile avere una stima ancora più precisa.

Un’evoluzione orbitale caotica e alterata

Negli ultimi decenni, le simulazioni dinamiche al computer hanno consentito di creare modelli diretti dell’evoluzione orbitale del Sistema Solare, su scale temporali di milioni e miliardi di anni. I risultati mostrano che l’evoluzione orbitale dei pianeti interni è caotica. E poiché non ne conosciamo le proprietà con precisione, non siamo in grado di stimare con esattezza questa evoluzione in tempi scala oltre i 100 milioni di anni.

Di conseguenza, l’evoluzione orbitale passata o futura della Terra può essere stimata con certezza solo all’interno di un orizzonte temporale molto più breve dell’età della Terra, di circa 60 milioni di anni.

Entro questi 60 milioni di anni, simulando la variazione dei parametri orbitali del nostro pianeta, è necessario tenere in considerazione anche un’incertezza aggiuntiva a tutte le altre dovute al caos: il passaggio di stelle nei pressi del Sistema Solare.

Stelle di passaggio

Mentre il Sole e le altre stelle orbitano attorno al centro della Via Lattea, inevitabilmente possono passare l’una vicino all’altra, a volte entro decine di migliaia di Unità Astronomiche (1 UA è la distanza tra la Terra e il Sole). Questi eventi sono chiamati incontri stellari. Una stella passa in media entro 50mila UA dal Sole ogni milione di anni, entro 10 mila UA in media ogni 20 milioni di anni.

Quando queste stelle passano vicino al nostro Sistema Solare, perturbano le orbite di Giove. Questi, di conseguenza, altera la traiettoria orbitale della Terra. La maggior parte delle simulazioni finora non prendeva in considerazione questo tipo di eventi, che invece è stato considerato in questo studio, guidato da Nathan A. Kaib del Planetary Science Institute.

Le simulazioni del team includono un passaggio eccezionalmente ravvicinato della stella simile al Sole HD 7977, avvenuto 2.8 milioni di anni fa. Tenendone conto, nuove sequenze dell’evoluzione orbitale della Terra diventano possibili in epoche precedenti a circa 50 milioni di anni fa, periodo che include il massimo termico del Paleocene-Eocene.

Nell’immagine seguente, sono state campionate 100 diverse simulazioni (ognuna con un suo colore) ogni 1000 anni per 600mila anni. Ogni simulazione è coerente con le condizioni del moderno Sistema Solare e le differenze nelle previsioni orbitali sono principalmente dovute al caos orbitale e al passato incontro con HD 7977.

Le incertezze orbitali crescono, ma ora sappiamo cosa guardare

Quando le simulazioni includono passaggi stellari, le incertezze sui parametri che regolano l’evoluzione orbitale crescono ancora più velocemente. Di conseguenza, l’orizzonte temporale oltre il quale le previsioni di queste simulazioni a ritroso diventano inaffidabili è più recente di quanto si pensasse. Ciò significa due cose:

1. Ci sono epoche passate nella storia della Terra in cui la nostra stima dell’aspetto dell’orbita terrestre (ad esempio, della sua eccentricità) non è accurata come pensavamo.
2. Gli effetti delle stelle di passaggio rendono possibili regimi di evoluzione orbitale che non erano stati previsti dai modelli passati.

In ogni caso, l’incontro noto con HD 7977 2.8 milioni fa ha il potenziale per sbloccare nuove sequenze dell’evoluzione orbitale passata della Terra oltre 50 milioni fa. Sequenze che non sono state considerate o generate nei precedenti sforzi di modellazione.

E sebbene siano necessarie decine di milioni di anni perché gli effetti dei passaggi stellari si manifestino in modo significativo, l’evoluzione orbitale a lungo termine della Terra e del resto dei pianeti è in qualche modo legata a queste stelle.

Lo studio completo, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è reperibile qui.