Cos'è la nebulosa solare?

Si pensa che il nostro sistema solare si sia formato circa 4,6 miliardi di anni fa da una grande nuvola di gas e polvere, misurando diversi anni luce di diametro, noto come una nebulosa. Questa nuvola consisteva principalmente di idrogeno gassoso, con quantità minori di elementi che compongono oggi il sistema solare. Secondo la teoria della nebulosa solare, parte di questa nuvola iniziò a contrarsi gravitazionalmente, probabilmente a causa del disturbo di una supernova vicina o del passaggio di un'altra stella, e così facendo la rotazione lenta iniziale della nuvola cominciò ad aumentare mentre si contraeva, provocando l'appiattimento in una forma di disco. Man mano che si accumulava più materiale al centro del disco, la densità e la temperatura aumentavano, raggiungendo il punto di inizio della fusione degli atomi di idrogeno, formando elio e rilasciando enormi quantità di energia, provocando la nascita del Sole. I pianeti, gli asteroidi e le comete si sono formati dal materiale residuo.

Dopo un po ', l'ulteriore collasso fu fermato dal Sole che raggiunse l'equilibrio idrostatico. Il vento solare proveniente dal giovane Sole ha disperso gran parte del materiale nella nebulosa solare, riducendone la densità e la nebulosa ha iniziato a raffreddarsi. A parte i tre elementi più leggeri - idrogeno, elio e litio - gli elementi di cui era composta la nebulosa solare erano formati dalla fusione nucleare in stelle ormai lontane o, nel caso di elementi più pesanti del ferro, creati dalle supernove. Sarebbero state presenti anche semplici molecole covalenti, tra cui acqua, metano e ammoniaca, e molecole ioniche, come ossidi di metallo e silicati. Inizialmente, a causa delle alte temperature nel disco, questi composti sarebbero stati gassosi, ma man mano che il raffreddamento avveniva, la maggior parte degli elementi e dei composti si condensava in minuscole particelle; i metalli e i composti ionici si condensarono per primi a causa dei loro più alti punti di ebollizione e di fusione.

Vicino al centro del disco, predominano metalli, composti metallici e silicati, ma più lontano, dove le temperature erano più basse, grandi quantità di ghiaccio si condensavano fuori dalla nebulosa. In questa regione esterna erano abbondanti anche idrogeno gassoso ed elio; questi gas furono ampiamente dispersi dal vento solare più vicino al Sole. Piccole particelle solide si scontrarono e si incastrarono insieme, formando oggetti sempre più grandi che iniziarono ad attrarre più materiale attraverso la gravitazione, provocando infine la formazione di pianeti. Nel sistema solare interno, la mancanza di ghiaccio, idrogeno ed elio ha portato alla formazione dei pianeti relativamente piccoli Mercurio, Venere, Terra e Marte, composti in gran parte da roccia. Più lontano, il ghiaccio e le particelle minerali si aggregarono, formando corpi più grandi che erano in grado di trattenere i gas leggeri idrogeno ed elio attraverso i loro campi gravitazionali relativamente forti, dando origine ai pianeti "giganti gassosi", Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

La teoria della nebulosa solare rappresenta una serie di caratteristiche chiave del nostro sistema solare. Il fatto che i pianeti - ad eccezione di Plutone, che non è più considerato un pianeta - giacciono tutti più o meno sullo stesso piano, e il fatto che orbitano tutti attorno al Sole nella stessa direzione suggeriscono che hanno avuto origine in un disco che circonda il sole. Anche la presenza di pianeti rocciosi relativamente piccoli nel sistema solare interno e giganti gassosi nella regione esterna si adatta bene a questo modello.

Oltre Nettuno, il pianeta più esterno, si trova la Cintura di Kuiper, una regione di oggetti relativamente piccoli composta da roccia e ghiaccio. Si pensa che Plutone possa aver avuto origine qui e che le comete siano oggetti della Cintura di Kuiper che sono stati spinti in orbite che li portano nel sistema solare interno. La Cintura di Kuiper è anche ben spiegata dalla teoria della nebulosa solare come risultante dal ghiaccio residuo e dal materiale roccioso troppo sottili dispersi per formare pianeti.

Ulteriori prove a sostegno di questa teoria provengono da altre parti della Via Lattea. Gli astronomi possono studiare parti della nostra galassia in cui si stanno attualmente formando le stelle, come la Nebulosa di Orione, un grande volume di gas situato nella costellazione di Orione. La maggior parte delle nuove stelle in questa nebulosa sono circondate da dischi di gas e polvere da cui si pensa che alla fine si formeranno i pianeti.