Ott 29

La semplicità, innanzitutto **

Quante teorie si sono sovrapposte negli ultimi quarant’anni di studi sul Sistema Solare? Molte è dire poco. L’idea base è sempre quella dell’accrescimento dei planetesimi, un processo decisamente semplice in linea di principio. Tuttavia, come spesso accade, qualsiasi teoria semplice comporta ostacoli dovuti a discrepanze tra teoria e osservazioni. Sono spesso come l’uovo di Colombo: solo dopo averle perfettamente comprese diventano ovvie o quasi. La Relatività Ristretta e la QED insegnano.

Non illudiamoci che le missioni spaziali siano servite molto a spiegare l’origine di quello che sono andati a vedere da vicino. Sono state importantissime localmente, ma la visione globale resta abbastanza misteriosa. Anzi, dirò una cosa molto impopolare: le missioni spaziali hanno distrutto le scuole più importanti relative all’origine del Sistema Solare. I giovani hanno preferito lanciarsi sugli studi legati alle missioni, più fruttuose in termini di posti di lavoro e sicuramente più eccitanti. Ne è conseguita una specie di paradosso: quando sono arrivate le immagini da analizzare in termini scientifici e generali, mancavano gli esperti…

In linea di massima le possibilità di agire quando ci si scontra con i problemi legati alle teorie semplici sono essenzialmente due: o si cerca di capire le motivazioni delle discordanze o si cerca di complicare sempre più la teoria di base fino a trovare un accordo. Nel secondo caso hanno buon gioco i parametri “incerti”, e più incerti sono, meglio è. Ad essi possono essere associati valori estremamente variabili. Più parametri incerti vi sono e più è facile trovarne una combinazione che porti proprio a ciò che si vuole dimostrare.

Le capacità sempre crescenti dei computer hanno di gran lunga favorito la seconda strada, dato che veniva quasi annullato il problema, una volta insormontabile, del tempo. E’ facile far variare un numero enorme di parametri incerti fino a trovare un risultato che si avvicini alla realtà osservativa. Rimane un problema di fondo che spesso è nascosto sotto il tappeto: “E’ veramente una soluzione univoca o esistono anche altre possibilità?” L’origine e l’evoluzione del Sistema Solare ha evidenziato molto bene questa doppia possibilità di azione.

La prima strada (quella della carta, della matita e della riflessione) è stata quasi del tutto scartata, mentre la seconda ha avuto un numero di fautori sempre crescente. Ne abbiamo viste di tutte e di più: pianeti che migrano e che sembrano risolvere tutto. Poi, improvvisamente, gli stessi autori del modello, smentiscono la soluzione precedente che dicevano “univoca” e ribaltano la soluzione. Sono bastati pochi parametri aggiuntivi per poter lasciare fermi i pianeti. Tuttavia, molti problemi rimangono… e allora diamoci dentro con fenomeni catastrofici e del tutto casuali. Il Sistema Solare è così perché l’ha voluto il caso. No, non è una visione quantistica, ma solo una prova dell’incertezza dei modelli usati.

Siamo ancora lontani dal poter usare gli alti sistemi planetari per capire se esiste una legge generale e dobbiamo continuare a lavorare sull’unico esempio che abbiamo sotto gli occhi. Leggo, recentemente, una nuova teoria di formazione dei pianeti, basata sulla grandezza dei planetesimi e sulla posizione occupata. Un nuovo modello che smentisce completamente ciò che era stato giudicato inattaccabile fino a pochissimi anni fa e che si basava sulla migrazione dei giganti (anche in quel caso tutto sembrava tornare perfettamente).

Il nuovo modello, senza rischio di smentite, spiega finalmente tutto! Beh… lasciatemi dire che non ci credo assolutamente. Sono sicuro che complicando il modello si otterrà sicuramente un risultato ancora migliore. Non voglio entrare nei dettagli generali della nuova teoria (potete leggerla in questa “traduzione” ben fatta di media INAF… me la prendo con lei solo quando non segue le regole della divulgazione scientifica e aggiunge ritocchi deleteri) e mi limito solo alla parte che riguarda gli asteroidi e Marte.

I primi ballano continuamente nel loro numero e adesso si conclude che sono già nati limitati, proprio per le caratteristiche dell’accrescimento presentato nel nuovo modello. La posizione in cui cercavano di unirsi era proprio quella che non favoriva l’unione dei sassi primordiali o qualcosa del genere. Guarda caso anche Marte si trovava in una posizione sfavorevole e le sue dimensioni troppo piccole rispetto a ciò che ci si sarebbe dovuto aspettare vengono immediatamente e completamente spiegate.

Nessuno dice che in questo modo va probabilmente a farsi benedire l’evoluzione collisionale degli asteroidi, l’origine delle famiglie e l’immissione di asteroidi normali nelle risonanze e, alla fine, la craterizzazione dei pianeti interni. Un’evoluzione che ha moltissimi riscontri osservativi…

Sicuramente, ci sarà qualche cavillo che spiegherà anche questa parte: basterà aggiungere qualche altro parametro “ad hoc” (l’importante è che abbia un intervallo di valori plausibili molto ampio). Nascerà forse una nuova teoria che farò di nuovo viaggiare i pianeti un po’ verso l’esterno e un po’ verso l’interno o magari in alto e in basso.

No, mi dispiace, ma credo poco alla complicazione delle cose semplici. E’ troppo facile e necessita solo di calcolatori ultraveloci e poi aspettare che la combinazione che dia un risultato positivo. A quel punto, diventa abbastanza facile vestire il tutto con discorsi che hanno un’apparente validità fisica, anche se estremamente contorta.

Sì, lo sappiamo tutti: gli asteroidi non sono riusciti a formare un pianeta e Marte è nato troppo piccolo (in un disco proto planetario “serio” avrebbe dovuto diventare, almeno, come la Terra). La faccenda non è banale da spiegare, ma -probabilmente- si dovrebbe tornare alla vecchia idea di Stuart Weidenschilling del 1977 che, ricostruendo la densità originaria della nebulosa primordiale aveva trovato un chiaro “buco” in corrispondenza degli asteroidi che si propagava fino a Marte. Tutto il resto funzionava pittosto bene. La spiegazione non era poi niente male: i planetesimi gioviani avevano disturbato i planetesimi asteroidali e avevano bloccato l’accrescimento. Marte, un po’ più distante, ne aveva risentito meno ma abbastanza per limitare le sue dimensioni finali. Un problema di meccanica celeste e di fisica molto complesso, ma che sembrava avere una logica intrinseca. Bisognava forse andare più a fondo, ma sono mancate le menti giovani.

Vi ripropongo quella figura che ha fatto scuola, ma che sembra ormai dimenticata… A me continua a piacere tantissimo, anche perché Stuart aveva -e penso abbia ancora- un’intelligenza teorica superiore.

weidenchilling
La densità superficiale ottenuta riportando i pianeti alla composizione solare e distribuendo le masse risultanti su zone contigue attorno alle loro orbite. Fonte: S. Weidenschilling, 1977.

A volte, anche vecchio è bello (soprattutto quando è semplice).

4 commenti

  1. Diego

    Enzo o Paolo una cortesia mi potete spiegare meglio il grafico della figura in maniera elementare...
    Grazie e scusate

  2. Beh... Diego, in parole semplici Stuart ha ricostruito quella che doveva essere la nebulosa primordiale partendo dalla massa attuale dei pianeti e correggendo le cose in modo che la composizione fosse quella solare. Questa massa l'ha poi distribuita su un disco sottile formato da varie zone relative ai singoli pianeti. A parte la costruzione rigorosa, pensiamola come una semplice figura che mette in ascissa la distanza dei pianeti e in ordinata la massa della nebulosa come si potrebbe ricostruire dalla masse attuali. Se oggi manca qualcosa, mancherà anche nella nebulosa primitiva. Tuttavia, si vede bene che tutti i pianeti seguono un andamento continuo (e logico) a parte Mercurio (troppo vicino al Sole per essersi accresciuto fino in fondo) e gli asteroidi (disturbati da Giove in fase di completamento). La posizione intermedia di Marte ha una sua ragione d'essere essendo vicino a Giove e agli asteroidi che impazzavano a causa dell'aumento delle loro velocità orbitali. Ti darei volentieri il link dell'articolo originale, ma sembra che non sia più raggiungibile. NO, No, fermi tutti! Oggi funziona!!!! Ecco il link: fai in fretta a scaricarlo...
    http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1977Ap%26SS..51..153W/0000157.000.html

    Notate i nomi di Cameron e Safronov nella bibliografia, i veri maestri insieme a Stuart dell'origine del SS. purtroppo la loro scuola si è praticamente estinta...

  3. Diego

    Grazie mille Enzo!!!

  4. Diego

    Grazie mille Enzo l'ho salvato e appena si apre me lo leggo con attenzione. :wink:

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