Misteri della nebulosa solare

Alcuni miliardi di anni fa, dopo che generazioni di soli più antichi erano nati e morti, una nube vorticosa di polvere e gas collassò su se stessa per dare vita a una stella nascente. La maggior parte della materia della nube era costituita da semplici atomi di idrogeno ed elio, ma era punteggiata qua e là da elementi più complicati forgiati nelle fornaci interne e nelle esplosioni di morte delle stelle più vecchie. Anche se un nuovo sole prendeva forma al centro della nube, le perturbazioni si formavano più lontano. In un tempo straordinariamente breve per gli standard astronomici – “solo” decine di milioni di anni, o meno – questi vortici di materia si condensarono in pianeti.
Oggi quel sistema stellare è sede di una sorprendente diversità di ambienti – daimmense montagne ed enormi, canyon frastagliati sui pianeti rocciosi interni a vulcani di zolfo e geyser di ghiaccio sulle lune che circondano enormi pianeti gassosi più lontano dalla stella, le loro orbite attraversate da legioni di comete e asteroidi.
Questa è la storia, gli astronomi ci dicono, di come il Sole, la nostra Terra e il sistema solare che entrambi occupano è venuto per essere. Ci sono molte prove dalle osservazioni di molti decenni per stabilire le grandi linee della storia. Ma esattamente come la nube placentare di polvere e gas, chiamata “nebulosa solare”, si è trasformata nel sistema solare che vediamo intorno a noi oggi, pone ancora molti misteri per gli scienziati.
Uno dei modi principali in cui gli scienziati affrontano la questione di come si è formato il sistema solare è confrontando gli elementi e gli isotopi che componevano la nube originale di polvere e gas con le composizioni dei pianeti, lune, asteroidi e comete nel sistema solare oggi. (Un isotopo è una variazione di un elemento che è più pesante o più leggero della forma standard dell’elemento perché ogni atomo ha più o meno neutroni nel suo nucleo). Ma quali erano gli ingredienti della nebulosa solare originale? Come altre stelle delle sue dimensioni, il Sole ha un’atmosfera esterna che si disperde lentamente ma costantemente nello spazio. Questo materiale, composto principalmente da atomi elettricamente carichi chiamati ioni, scorre verso l’esterno oltre i pianeti in un flusso costante chiamato “vento solare”. Questo vento è un’istantanea dei materiali negli strati superficiali del Sole, che a sua volta riflette la composizione della nebulosa solare originale.
Questo è il fondamento logico della missione Genesis. Volando fuori oltre le influenze interferenti dei campi magnetici terrestri, la sonda può raccogliere campioni del vento solare che rivelano la composizione della nube che ha formato il sistema solare quasi 5 miliardi di anni fa.
Gli astronomi hanno a lungo studiato la composizione del Sole scomponendo lo spettro dei colori del Sole utilizzando strumenti su telescopi e satelliti. Ma queste osservazioni non sono abbastanza precise per la scienza planetaria di oggi. Analizzando i laboratori interrestri del vento solare, gli scienziati di Genesis possono trovare rapporti precisi di isotopi ed elementi nella nebulosa solare. I dati di base ottenuti dalla missione Genesis sono necessari per far progredire le teorie sulla nebulosa solare e l’evoluzione dei pianeti.
L’obiettivo principale di Genesis è quello di sondare il mistero dell’ossigeno nel sistema solare. Le quantità di isotopi di ossigeno variano tra i corpi del sistema solare, anche se la ragione di questa varietà è totalmente sconosciuta. Diverse parti del sistema solare hanno proporzioni distinte di tre isotopi di ossigeno chiamati O16, O17 e O18. O16 è la forma più comune di un atomo di ossigeno, contenente otto protoni e otto neutroni per sommare un peso atomico di circa 16. O17 ha un neutrone in più, mentre O18 ha due neutroni estranei.
Anche se gli scienziati conoscono il rapporto degli isotopi di ossigeno in corpi come gli asteroidi, la Terra, la Luna e Marte, il rapporto degli isotopi di ossigeno nel Sole non è ben compreso.
La genesi fornirà questo ultimo pezzo del puzzle per determinare come la nebulosa solare si è evoluta nei corpi del sistema solare.
Comprendere le origini delle variazioni degli isotopi di ossigeno è una chiave per comprendere l’origine del sistema solare. C’è una parte del sistema solare odierno che contiene gli stessi rapporti di questi isotopi dell’ossigeno che, secondo Genesi, esistevano nella nebulosa solare originale? Scoprire come queste differenze di rapporto isotopico sono sopravvissute, restringerà le possibilità di come i diversi materiali o regioni della nebulosa si siano mescolati o meno.