La fascia degli asteroidi che custodisce i segreti del «pianeta fallito» tra Marte e Giove

Dove andare a cercare per svelare le origini del Sistema Solare? Volendo fare un'analogia con l’archeologia, gli “scavi” andrebbero sicuramente fatti nella fascia degli asteroidi, tra le orbite di Marte e Giove.

E’ lì che troviamo i reperti più antichi del Sistema Solare; reperti che conservano la composizione chimica primordiale, ma anche informazioni preziose sulle dinamiche gravitazionali che hanno portato alla formazione dei pianeti, in particolare quelli rocciosi.

Una popolazione di antichi asteroidi intrappolati tra Marte e Giove

Lo spazio compreso tra le orbite di Marte e Giove è popolato da milioni di corpi rocciosi. Questa regione viene designata con l’appellativo di “fascia principale degli asteroidi". Gli asteroidi, corpi rocciosi con diametri fino a parecchie decine di chilometri, sono una sorta di capsula del tempo. Sono fossili che conservano informazioni preziose sul Sistema Solare primordiale.

Mentre la loro superficie, soggetta all’azione del vento e della radiazione solare, può avere subito trasformazioni chimiche; il loro interno è rimasto tale e quale quello di miliardi di anni fa.

Analizzare la composizione chimica del materiale interno ad un asteroide apre una finestra su un passato molto remoto.

Ipotesi sull’origine della fascia di asteroidi

Le ipotesi sull’origine di questa fascia nel tempo sono andate cambiando. Se inizialmente prevaleva l’idea molto suggestiva che si trattasse dei frammenti di un pianeta roccioso in orbita tra Marte e Giove e successivamente distrutto da un impatto, oggi l’ipotesi più accreditata è che essi rappresentino piuttosto un “pianeta fallito”.

I pianeti rocciosi si formano con un processo chiamato “accrezione”.

Grani di polvere, presenti nel disco protoplanetario che circondava il Sole, si sono uniti formando granelli più grandi, e così via via formando corpi rocciosi di dimensioni sempre più grandi, i cosiddetti planetesimi. Questi, urtandosi, si sono aggregati formando corpi rocciosi ancor più grandi fino ad avere una massa sufficientemente elevata da attirare a sé ulteriori rocce e formare infine un vero e proprio pianeta roccioso.

Tra le orbite di Marte e Giove qualcosa è andato storto, facendo fallire questo processo di accrezione, che molto probabilmente avrebbe portato alla formazione di un pianeta roccioso.

Responsabile del fallimento si pensa sia stato Giove. Questo gigante, con la sua elevatissima forza gravitazionale, ha ostacolato il processo di accrezione. Aumentando l'energia cinetica degli asteroidi, con una sorta di fionda gravitazionale, invece di favorire urti aggreganti, ha favorito urti distruttivi, impedendo che si formassero corpi rocciosi sufficientemente grandi.

Studi e simulazioni dinamiche suggeriscono che parte di questi asteroidi si sia formata lì dove oggi li vediamo, ma suggeriscono anche che una parte vi sia migrata, restandovi intrappolata, dalle regioni più interne e da quelle più esterne del Sistema Solare. Il provenire da regioni molto diverse del Sistema Solare spiega il perché abbiano una composizione chimica così variegata.

Scavi archeologici già in corso

Ritornando all’analogia con l’archeologia, gli scavi da parte degli astronomi sono già iniziati.

L’asteroide Bennu, ad esempio, è stato visitato dalla missione OSIRIS-REx della NASA che ha scavato dentro l’asteroide e ha riportato sulla Terra preziosi campioni di roccia. L’analisi a Terra ha svelato la presenza di composti organici e addirittura di polveri più antiche dello stesso Sistema Solare, quelle polveri dello spazio interstellare da cui poi sarebbe nato il Sole.

Lo studio di Cerere suggerisce che in passato questo pianeta nano possa aver ospitato acqua liquida e attività idrotermale nel sottosuolo, creando condizioni favorevoli allo sviluppo di molecole prebiotiche.

L’asteroide metallico 16 Psyche sarà il prossimo ad essere studiato con la missione Psyche della NASA. A causa di un impatto, questo asteroide ha il proprio nucleo esposto il che faciliterà lo studio della sua composizione chimica e struttura interna.

La fascia degli asteroidi continua ad essere soggetta a collisioni continue e ad effetti gravitazionali dovuti all’influenza di Giove. Studi recenti indicano che questa fascia stia progressivamente perdendo massa attraverso impatti reciproci. Da un canto gli impatti li polverizzano disperdendone la polvere nello spazio interplanetario, d'altro canto i frammenti generati nelle collisioni possono essere deviati verso il Sistema Solare interno, trasformandosi in meteoriti o asteroidi near-Earth. Comprendere questa dinamica è fondamentale anche per la difesa planetaria.

Lo studio della fascia principale degli asteroidi è importante anche per la scienza esoplanetaria, in quando fornisce linee guida su come si possano formare i sistemi planetari attorno ad altre stelle.

Al di là dell’accezione negativa di “pianeta fallito” tra Marte e Giove, la fascia degli asteroidi è un archivio che tanto ci può raccontare sulla storia della nascita del Sistema Solare.