Appendice 4:

L'Origine del Sistema Solare

1. Una nube di gas e polveri interstellari (la "nebulosa solare") viene perturbata e collassa sotto la sua stessa gravità. La perturbazione potrebbe essere stata, ad esempio, l'onda d'urto di una vicina supernova.

2. Quando la nube collassa, si riscalda e si comprime al centro. Si scalda abbastanza per vaporizzare le polveri. Si suppone che il collasso iniziale sia durato meno di 100.000 anni.

3. Il centro si comprime abbastanza per diventare una protostella, mentre il resto del gas orbita intorno ad esso. La maggior parte del gas precipita verso l'interno e va ad aumentare la massa della stella in formazione. Ma il gas sta ruotando: perciò la forza centrifuga impedisce che una parte del gas finisca nella stella. Invece esso forma un "disco di accrescimento" intorno alla stella. Il disco perde gradualmente la sua energia e si raffredda.

4. Primo punto di distinzione. A seconda di alcuni dettagli, il gas orbitante intorno alla protostella potrebbe essere instabile e comprimersi a sua volta sotto la sua stessa gravità. Ciò produce una stella doppia. Ma se non è instabile...

5. Il gas si raffredda abbastanza perché i metalli, la roccia e il ghiaccio (lontano a sufficienza dalla stella in formazione) si condensino in piccole particelle (cioè una parte del gas torna ad essere polvere). I metalli si condensano quando si forma il disco di accrescimento (4,55-4,56 miliardi di anni fa, secondo le misurazioni di isotopi in alcune meteoriti); la roccia si condensa un po' più tardi (fra 4,4 e 4,55 miliardi di anni fa).

6. Le particelle di polvere collidono le une contro le altre e formano particelle più grandi. Questo va avanti finché le particelle raggiungono le dimensioni di ciottoli o piccoli asteroidi.

7. La crescita si intensifica. Una volta che le maggiori di queste particelle diventano grandi abbastanza per avere una gravità non insignificante, il loro ritmo di crescita aumenta. La loro gravità (sebbene ancora molto debole) dà loro una posizione di vantaggio sulle particelle più piccole: queste vengono attirate in numero sempre maggiore, e molto rapidamente i grandi oggetti riescono ad accumulare tutta la materia solida vicina alla loro orbita. La loro grandezza dipende dalla loro distanza dalla stella e dalla densità e composizione della nebulosa protoplanetaria. Nel sistema solare, dicono le teorie, c'è un grande asteroide delle dimensioni della Luna verso l'interno, e un asteroide quindici volte più grande della Terra verso l'esterno. Dovrebbe esserci stato il grande salto di dimensioni tra le attuali orbite di Marte e Giove: l'energia del Sole dovrebbe aver mantenuto la materia allo stato gassoso nelle sue vicinanze, mentre la materia solida sarebbe divenuta più comune al di là di una certa distanza dal Sole. Si ritiene che l'accrescimento di questi "planetesimi" sia durato da alcune centinaia di migliaia a circa venti milioni di anni: il tempo maggiore è stato impiegato dai protopianeti più esterni.

8. Due domande e secondo punto di distinzione. Quanto erano grandi questi protopianeti? E a quale velocità si formarono? In questo periodo, circa 1 milione di anni dopo il raffreddamento della nebulosa, la stella dovrebbe cominciare a generare un forte vento solare, che spinge lontano tutto il gas residuo nella nebulosa protoplanetaria. Se il protopianeta è abbastanza grande in tempo, la sua gravità sarebbe riuscita a raccogliere il gas, ed esso sarebbe diventato un gigante gassoso. Altrimenti, esso sarebbe rimasto un corpo di roccia o ghiaccio.

9. A questo punto, il sistema solare è composto solo da corpi protoplanetari solidi e da giganti gassosi. I "planetesimi" avrebbero quindi cominciato a collidere l'uno con l'altro e a diventare più massicci.

10. Infine, passati da dieci a cento milioni di anni, si finisce con una decina di pianeti, su orbite stabili, e questo è un sistema solare. Questi pianeti e le loro superfici potrebbero essere stati fortemente modificati da un'ultima grande collisione (per esempio la composizione in larga misura metallica di Mercurio o della Luna).