Giovanni Anselmi Casa editrice BalabanRitorno alla Luna Storia passata e futura del nostro satellite naturale RACCONTATA IN 99 IMMAGINI
Ritorno alla LunaStoria passata e futura del nostro satellite naturale raccontata in 99 immagini
Prefazione“Ma gli abitanti della Luna esistono ancora oggi? Nessuna osserva- zione prova il contrario. Ciò che ci colpisce maggiormente, è vero, nell’esame attento della Luna, è da una parte l’assenza delle nubi,e, dall’altra l’assenza di variazione di colore nei suoi terreni. Se ne conclude chenon vi è né acqua né vegetali; ma queste conclusioni negative sono premature, enon si deve disperare di poter un giorno scoprire codesti vicini problematici conl’aiuto di telescopi perfezionati”. Così scriveva alla fine del 19° secolo più simile al nostro concetto di “altrove”,l’astronomo e divulgatore Camille Flammarion, diventando più prosaicamente un satelliteparlando della possibilità di trovare vita sul polveroso e sterile, tutto sommato abbastanzanostro satellite naturale. Con un tono talmente noioso.convincente che a rileggere le sue parolesembra quasi di avvertire lo stesso brivido che Ma le cose cambiano in fretta, e in questidovettero provare i suoi contemporanei nel ultimi tempi ci è sembrato di coglierefantasticare sugli “abitanti della Luna” e su quel per la Luna un risveglio d’interesse,continente inesplorato che si poteva osservare dovuto probabilmente all’avvicinarsi delsemplicemente affacciandosi al balcone di casa. cinquantenario dello sbarco dell’Apollo 11 (1969-2019) e alle rinnovate attenzioni che A parte le persistenti suggestioni storiche le agenzie spaziali di parecchi paesi stannoe letterarie, visioni come quelle lasciateci da dedicando a quella “magnifica desolazione” daFlammarion nei suoi libri hanno però dovuto cui ci siamo allontanati per tutti questi anni.negli anni cedere il passo alle nuove scoperte;e anche i bambini sanno oggi che tra le sabbie Ma c’è dell’altro. Sempre più appassionatidella Luna non spuntano fili d’erba, e che di astronomia stanno riscoprendo il piacere diquel cielo privo di atmosfera non può essere puntare i loro strumenti verso un target facile epercorso da stormi di seleniti alati; né tanto meno quasi sempre presente. La pratica osservativa aqualcuno di noi si azzarda ancora a sperare che livello amatoriale è infatti ormai quasi totalmenteil lato nascosto del nostro satellite possa celare avversata da un inquinamento luminoso semprechissà quali misteriosi segreti. più invasivo. Stelle se ne vedono poche, la Via Lattea è sparita e gli sciami meteorici - solo per Dissolti i misteri e vanificatele aspettative citare uno dei fenomeni più amati dal grandenate con la corsa allo spazio, la Luna sembra pubblico - si fanno sempre meno spettacolari aaver perso molte delle attrattive che nel causa di cieli sempre più luminosi... Insomma,corso dei millenni ne avevano fatto il luogo 5
c’è sempre meno da vedere, nei nostri cieli l’idea del solito (e un po’ noioso) trattatourbani... e molti appassionati si stanno di astronomia, preferendogli un approccioaccorgendo di quanto sia facile divertirsi con le strettamente cronologico e visuale, pensato comeosservazioni lunari, e di quanto invece si vada la successione dei momenti più significativifacendo sempre più difficile l’osservazione degli della formazione e della esplorazione del nostrooggetti deboli. satellite. Una specie di galleria d’arte lunga più di cinque miliardi di anni, dove ogni quadro è La Luna è infatti un mondo che solo le nuvole accompagnato da un testo in grado di trasmetterepiù spesse riescono a nascondere, e abbastanza con immediatezza le più condivise conoscenzegrande da essere alla portata di chiunque abbia su questo o su quell’argomento; lasciandoun binocolo, o un sia pur piccolo telescopio. Un la trattazione quantitativa, quella con gli“pianeta” tutto per noi, parcheggiato qui in orbita approfondimenti anche matematici, alla corposaterrestre, a disposizione almeno tre settimane sezione finale.su quattro. Una fonte inesauribile di giochid’ombra, chiaroscuri, luci improvvise, albe e Inutile aggiungere che ogni fermo immaginetramonti su crateri profondissimi o cime innevate della storia lunare che proporremo saràdalla luce del sole. rappresentato da illustrazioni e fotografie tra le più straordinarie e inedite di quelle che l’avvento Insomma, la Luna sa essere bella in cento del digitale e l’apertura degli archivi storici cimaniere diverse, e misteriosa quanto basta hanno messo a disposizione nel corso degliper invogliare chiunque a seguirla sera dopo ultimi anni.sera. Luminosa e sempre diversa in ogni suominuto particolare: una fonte inesauribile di Ulteriori sezioni in appendice (undivertimento per chi vuole fotografare, guardare, meraviglioso atlante fotografico, mappedisegnare, pensare. dettagliate, la descrizione particolareggiata dei più importanti siti lunari), andranno a completare In questo libro, che nasce appunto dalla un’opera che speriamo possa risultare divoglia di sottolineare e sostenere questa consultazione e guida per tutti gli appassionati ditendenza, abbiamo messo tutto quello che è astronomia.possibile conoscere sulla sua natura astronomica,geologica, storica e letteraria. E lo abbiamo Giovanni Anselmifatto abbandonando praticamente da subito6
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1 13 miliardi di anni fa Le prime galassieLa storia della Luna è iniziata esattamente ha cominciato ad assomigliare a quello che cono- 13,7 miliardi di anni fa, con il verificarsi sciamo oggi? E in definitiva, quand’è che si sono del Big Bang. formate le galassie, in particolare la nostra? A pochi secondi dalla sua nascita, tutto l’esi-Affermazione pleonastica e quindi difficilmen- stente doveva avere la consistenza e l’aspetto dite confutabile, dato che Tutto quello che esiste in una calda zuppa primordiale di particelle, soprat-questa parte di universo - niente escluso - è nato tutto elettroni, protoni e fotoni di luce: una spe-proprio in quel preciso momento. Anche la più cie di banco di nebbia opaco, dove i fotoni nonpiccola particella di materia che adesso fa parte potevano viaggiare a distanze significative senzadella Luna, finita magari in un sasso all’interno collidere con gli elettroni, proprio come un raggiodi Clavius o sulla sommità dei Monti Taurus, si è di luce in un banco di nebbia viene immediata-infatti formata 13,7 miliardi di anni fa. Ed è arri- mente intercettato e diffuso da qualche gocciolinavata fino a “noi” tramite vie contorte e misteriose. d’acqua in sospensione formando così il tipicoCome misteriose sono le trasmutazioni che ogni “effetto muro”. Per tale motivo questa fase vienemolecola del nostro corpo ha dovuto sopportare chiamata “età oscura dell’universo”, durata finoprima di arrivare qui a farci aprire gli occhi su quando, a 380 000 anni dal Big Bang, tutto loquell’universo da dove proveniamo. spazio è improvvisamente diventato “trasparente”“Siamo fatti della stessa materia delle stelle”, alla radiazione. Da quel momento, infatti, in unscriveva infatti l’astronomo e divulgatore Carl ambiente dove la temperatura era scesa di molto,Sagan molti anni fa. Ma ora sappiamo che metà di facilitando la combinazione di elettroni e protoniquella “polvere” proviene da stelle lontane, molto nei primi atomi di idrogeno, le collisioni tra parti-lontane, addirittura fuori dalla nostra galassia. celle sono diventate estremamente rare e i fotoni hanno iniziato a viaggiare liberamente.Ma se tutto è nato nel momento di quel famo-so “T con zero”, resta però la curiosità di sapere Da allora sarebbero dovuti trascorrere centina-almeno un paio di cose: quand’è che l’universo ia di milioni di anni prima che gli atomi si unis- t L’immagine a fronte, scelta per rappresentare il arriva da un passato lontano 13 miliardi di anni, appenanostro primo appuntamento temporale nella lunga storia 700 milioni di anni dopo il Big Bang, e che è stato pos-della Luna, è una delle più rivoluzionarie mai prodotte sibile raccogliere puntando con una esposizione lunganella storia dell’astronomia. 11,3 giorni una piccolissima regione della costellazioneBasterà dire che nella porzione di cielo inquadrata, che della Fornace.è grande circa 2x3 primi d’arco (più o meno come un Se estrapolassimo il numero di galassie visibili in questanormale francobollo visto dalla distanza di 30 metri), il foto per tutta la superficie del cielo scopriremmo che leTelescopio spaziale Hubble è riuscito a fare emergere la galassie fotografabili con la stessa posa nel nostro uni-presenza di più di 5000 galassie: un muro di luce che ci verso locale sono circa 100 miliardi! 9
s L’evoluzione dell’universo, dal Big Bang fino alla seguito da 40 zeri) volte: porzioni di spazio molto piùformazione di stelle e galassie. piccole di un nucleo atomico furono, così, proiettate suDurante il Big Bang, l’universo visibile era concentrato in scala cosmica.un punto molto più piccolo di un atomo. Su questo stadioprimordiale non sappiamo praticamente nulla, perché Circa 380 000 anni dopo il Big Bang, iniziò il processole nostre teorie falliscono in condizioni così estreme. di ricombinazione spiegato nel testo, a cui seguìPossiamo soltanto dire che, in quelle primissime fasi, immediatamente il disaccoppiamento tra material’universo era composto da un concentrato caldissimo e radiazione che permise ai fotoni di cominciare adi energia, soggetto a fluttuazioni di natura “quantistica”. propagarsi liberamente.In una fase immediatamente successiva, chiamata L’universo divenne quindi “trasparente” alla radiazione,“inflazione” e per un tempo altrettanto breve, l’universo ma ancora vuoto di quelle stelle e galassie che si“esplose” in modo iperbolico, espandendosi di 1040 (1 sarebbero formate solo decine di milioni di anni dopo.sero dando vita alla prima generazione di stelle; lassie a formarsi per prime, da strutture nebula-le quali, evolvendo, attraverso la fusione degli ri molto più grandi. Oggi ci sono fondati indizielementi leggeri primordiali (idrogeno, elio, litio) per pensare che si sia verificata la prima ipotesi:avrebbero sintetizzato al loro interno il carbonio, sarebbero nate prima le stelle, poi aggregatesi inl’ossigeno e il ferro; tutti elementi pesanti che ammassi globulari, che a loro volta si sarebberopoi, una volta diffusi nell’ambiente interstellare uniti per formare le prime galassie. Il tutto tra idall’esplosione delle stelle madri, sarebbero an- 400 e i 700 milioni di anni dopo il Big Bang, circadati ad arricchire le stelle di generazioni successi- 13 miliardi di anni fa.ve. Un processo questo, che è continuato sempre E fu proprio per dare risposta a tutte queste do-e continua tuttora. mande, e per confermare o meno le ipotesi che siE le stelle, protagoniste nell’universo della andavano intrecciando, che nel 1995 gli strumentidiffusione di materiale sempre più evoluto, sono del telescopio spaziale Hubble si concentraronoperò sempre state al centro di un dibattito che ha per dieci giorni di seguito su una piccolissimatenuto impegnati gli esperti per decenni Gli astro- porzione della volta celeste (meno di un decimonomi, infatti, si sono chiesti a lungo se dopo il Big della dimensione apparente del disco lunare) perBang sono comparse prima le stelle, condensatasi fotografare in dettaglio uno spicchio rappresenta-da piccole nebulose, oppure se sono state le ga- tivo delle regioni più distanti (e quindi più anti-10
s A sinistra, la Relatività generale prevede che all’origine non è una teoria adatta a descrivere il Big Bang, datodel tempo, e cioè al momento del Big Bang, tutta la che l’infinito nel mondo fisico non esiste.materia presente nel nostro universo doveva essere Da qui tutta una serie di modelli (a destra) checoncentrata in un unico punto: una “singolarità” in cui sostituiscono la “singolarità” adimensionale con unala densità e la curvatura dello spazio-tempo dovevano “sfera primordiale” a densità finita, magari inseriti in unessere infinite. contesto di continuità con universi precedenti.Al giorno d’oggi comincia però a diventare prevalente Certo, anche così non si risponde alla domanda sultra i cosmologi l’idea che se la Relatività prevede il “cosa c’era prima”, ma semplicemente si sposta ilraggiungimento di valori infiniti, allora ciò significa che problema “più in là”. che) dell’universo. Fu la prima storica fotografia erano molto più comuni allora rispetto a quanto della serie dei “Deep field” di Hubble, poi conti- accade “oggi”. nuata nel 2004 con quella che presentiamo a fron- Si scorgono poi molte più galassie a spira- te, molto più profonda e definita, non per nien- le rispetto alle ellittiche, a riprova del fatto che te chiamata Ultra Deep Field. Per realizzarla, il quest’ultime devono essersi formate più tardi, in campo di osservazione fu scelto espressamente in seguito all’interazione e alla fusione di più spira- modo da non includere stelle (se ne contano sol- li, e una miriade di piccole galassie blu di fondo. tanto sei in tutta l’immagine), e dunque quasi tutti i 10000 oggetti inquadrati sono da considerarsi Naturalmente non possiamo credere che le ga- delle giovanissime galassie in formazione. Stia- lassie esistano senza disporre di una giustificazio- mo infatti guardando l’universo come appariva ne per la loro esistenza e questa esigenza ci porta circa 700 milioni di anni dopo il Big Bang e salta direttamente alla domanda: da dove vengono? e subito all’occhio (almeno a quello allenato dei ri- poiché sono elementi costitutivi dell’universo la cercatori) che tra queste galassie c’è un maggior domanda diventa subito un’altra: da dove viene la numero di galassie di forma “strana” e irregolare materia, da dove viene l’universo? rispetto a quelle osservabili nell’universo “odier- Purtroppo, non potremo rispondere in maniera no” e vicino; segno che le collisioni e le fusioni soddisfacente a questa domanda, per il semplice 11
motivo che dovremmo cambiare il soggetto del avuto un istante iniziale e l’universo un inizio,nostro discorso e dedicarvi l’intero volume. Dire- oppure se è esistita una fase precedente a quellamo, perciò, sul problema, solo poche parole, tanto dell’universo che osserviamo. Chissà... magari laper accennare a quello che può essere successo singolarità del Big Bang potrebbe essere in realtà“prima”, qualcosa che ci serva a creare un quadro solo il raccordo tra le due fasi. Un’ipotesi questadel quale un piccolo particolare è la Luna di cui che comunque sottintende l’esistenza di un “pri-discuteremo diffusamente nel seguito. ma” autoconsistente, e cioè senza una causa prima a cui risalire per evitare il paradosso della “tarta-Ora, dal momento che la parola “inizio” pre- ruga che poggia sopra un’altra tartaruga”. Ebbe-suppone un “prima”, c’è anche chi si domanda ne, una possibile soluzione all’eterno quesito po-cosa poteva esserci prima che l’universo esistes- trebbe venire proprio dalla meccanica quantistica,se e subito qualcuno risponde che la domanda che teorizza come all’interno di una regione vuotanon ha senso in quanto “prima” presuppone l’e- possano avere luogo fluttuazioni energetiche dovesistenza del tempo e, se non si vuol essere presi si realizza una conversione spontanea di energiaper persone prive di raziocinio, non si può pensa- in materia, con particelle di materia che sorgonore allo scorrere di un tempo, di un prima o di un dal vuoto e poi annichiliscono dopo un attimo. In-dopo, quando non esiste alcunché che lo faccia somma, le equazioni della meccanica quantisticaevidente. La questione appare talmente sfuggen- ci dicono con chiarezza che “si può fare”: la ma-te che in molti si guardano bene dall’affrontarla teria può formarsi da uno spazio vuoto!seriamente, liquidandola anzi con l’ormai celebre E da questo ad immaginare che nel vuotoaforisma: “Chiedere che cosa c’era prima del Big quantistico possa esserci stata una fluttuazione diBang sarebbe come chiedersi che cosa c’è più a energia di grandissima entità il passo è stato bre-nord del Polo Nord”. ve. Una fluttuazione che invece di sparire imme-Il punto è che è la relatività generale stessa a diatamente come le altre, ha materializzato quellopredire quella “singolarità” di densità infinita che che poi sarebbe diventato l’universo.noi chiamiamo “Big Bang”. Ma sappiamo ancheche la relatività generale, capace di descrivere Certo, senza alcun tipo di verifica scientificaegregiamente il comportamento degli oggetti del si rischia di scivolare nella filosofia, ma questo almacrocosmo come pianeti, stelle e galassie, è in- momento è tutto ciò che abbiamo per sfuggire allacompatibile con la meccanica quantistica (le cui trappola del prima e dopo.equazioni descrivono invece il mondo atomico Fatto sta, per tornare a noi, che 13 miliardi die subatomico di atomi, elettroni e quark), ed è in anni fa il nostro universo locale, o chi per esso,pratica manchevole nel dare conto delle proprietà ci consegnò un’eredità fatta di duemila miliardidel primissimo universo. Segno che forse abbia- di galassie, poi diminuite di numero per le conti-mo bisogno di una teoria migliore. nue fusioni. Una di queste era la nostra Via Lattea, smisurato oggetto che andremo a visitare nellaÈ infatti possibile che in futuro una teoria più prossima stanza dopo un balzo temporale di 5 mi-completa riuscirà a spiegare se il tempo abbia liardi di anni.12
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2 9,3 miliardi di anni fa La Via Lattea è pressoché formataCinque miliardi di anni dopo il Big essere la nostra, ovviamente (ed infatti, come ve- Bang il Sistema solare ancora non dremo più avanti, si tratta di M31, la famosa Ga- c’era. E la stella che in un remotissi- lassia di Andromeda), perché immersi come sia- mo futuro si sarebbe chiamata Sole mo al suo interno non abbiamo alcuna possibilitànon faceva ancora parte del braccio galattico di di conoscere - né tanto meno di fotografare - laOrione, dove invece si trova adesso. A quel tem- sua forma esterna, di cui riusciamo ad avere un’i-po non c’eravamo noi, ovviamente, e nemmeno dea solo osservando la scia notturna che chiamia-la Terra per camminarci sopra. Tanto meno c’era mo “Via Lattea”. Allo stesso modo, almeno finola Luna, l’oggetto delle nostre future conversa- al lancio dei primi satelliti artificiali, ci è semprezioni, stato impossibile avere una visione esterna del nostro pianeta; cosa che però non ha impedito In un’era imprecisata compresa tra i 7 e i 10,5 al genere umano di capire (da almeno duemilamiliardi di anni fa (e che noi abbiamo fissato nel anni!) che il mondo in cui viveva doveva esseretitolo al tempo in cui si raggiunse il tasso più alto di forma sferica. Proprio come da decenni siamodi formazione stellare) si era però già formato il riusciti a comprendere, senza la necessità di usci-disco stellare di quella che sarebbe diventata “la re negli spazi intergalattici, che l’universo-isolanostra galassia”... Un gigantesco coacervo di gas, che ci ospita è simile ad un disco formato dapolveri e stelle, in cui - viene subito da pensare bracci di materia avvolti intorno al suo nucleo.- chissà quanti altri soli si erano già formati e poierano scomparsi, accompagnati da pianeti e forse Proprio come quello che si vede nella splen-da altri esseri come noi la cui storia non conosce- dida foto che ritrae M31. Tanto bella da farciremo mai... dimenticare che quando ci si trova di fronte ad immagini come queste non dovremmo mai fare a Non possiamo sapere se la Galassia di allora meno di chiederci: ma cos’è tutto questo, esatta-fosse proprio identica in forma e dimensioni a mente? Quali sono le dimensioni, le profondità,quella in cui abitiamo ora. Più polverosa forse, le dinamiche in gioco di quello che sto guardan-con il disco più piccolo e più spesso, e un alone do?più denso; e anche molto più attiva nella forma-zione di nuove stelle, ma sostanzialmente simile Per rispondere dobbiamo chiarire innanzia quella che possiamo vedere nella fotografia a tutto che i dischi galattici possono mostrarsifronte. Fotografia di una galassia che non può t L’immagine prescelta per dare un’idea di come ap- realizzata dal CFHT delle Hawaii, l’imponente apparatoparirebbe la Via Lattea osservata “da fuori” è quella della dei bracci è un po’ mortificato e “nascosto” dall’inclina-famosa Galassia di Andromeda, nostra vicina di casa e zione sotto cui M31 (come è anche chiamata) è visibiletutto sommato abbastanza simile come morfologia e di- dalla Terra, ma sono comunque riconoscibili le caratteri-mensioni. Come si può vedere in questa splendida foto stiche essenziali di una Spirale descritte nel testo. 15
s Visualizzazione del modello a due accrescimenti che opera del gas proveniente dall’esterno. Tale accresci-descrive un possibile scenario per la formazione della mento avviene più rapidamente vicino al bulbo che aGalassia. grandi distanze.Nel primo pannello da sinistra (A) vediamo la prima fase,ovvero la formazione dell’alone, dove il gas collassa Il terzo pannello di destra (C) mostra infine la formazionesotto l’effetto della propria gravità ed allo stesso tempo del resto del disco attraverso accrescimento continuo diforma le prime stelle. Il gas tende ad accumularsi rapi- nubi di gas. Questo processo è probabilmente ancoradamente nel centro dove si forma il bulbo. attivo oggi nella periferia del disco della Galassia, doveNel pannello centrale (B) si comincia a vedere la forma- sono state osservate nubi di idrogeno che piombano suzione del disco più interno, che viene accresciuto ad di esso a grande velocità.all’osservatore con orientamenti diversissimi, Detta così, la cosa potrebbe non impressionareper cui una spirale potrebbe essere vista di taglio, più di tanto (non è infatti così immediato riu-ed assomigliare così ad una sottile lama di luce, scire a dare un significato ad una misura simile,oppure di faccia, mostrandosi in tutta la gloria e nemmeno aiuterebbe sapere che 150 000 annidella sua struttura a girandola; ovviamente, con luce corrispondono a 1,42 miliardi di miliarditutte le gradualità possibili tra questi due estre- di chilometri), ma un piccolo esempio ci aiuteràmi. La galassia di Andromeda, nello specifico, a capire meglio di cosa stiamo parlando. Im-si presenta con il disco inclinato di 30° rispetto maginiamo di costruire un modello in scala delall’osservatore terrestre, e appare perciò di forma sistema Terra-Sole e di M31; supponiamo, permarcatamente ellittica. Ciò che vediamo nella esempio, che ad un millimetro corrisponda unfoto è in pratica il disco inquadrato quasi per milione di chilometri. Per poter rappresentare ilintero, nel quale si scorgono i chiaroscuri che Sole in questa scala dovremo procurarci una pal-disegnano i bracci della spirale arrotolati intorno lina di 1,5 mm, mentre la Terra sarà rappresentataad un nucleo brillantissimo. L’azzurro delle stelle da una particella di polvere posta alla distanzapiù giovani e calde, che popolano di preferenza di quindici centimetri da esso. Fin qui nessunale regioni dei bracci, contrasta con il colore giallo difficoltà, ma le cose si complicherebbero un belrossastro del disco, mentre proprio sull’orlo spic- po’ se davvero ci mettessimo a costruire la sago-ca la presenza delle due galassie satelliti: M32 ma della galassia. Per rappresentarla infatti nella(in alto) e M110, in basso. Secondo le misure stessa scala dovremmo metterci a costruire uncorrenti la parte visibile del disco (escluso quindi disco con un diametro di circa... Mezzo metro?l’alone diffuso che la circonda, che è molto più Cinquanta metri? No, 1,5 MILIONI DI CHILO-esteso) potrebbe avere un diametro di 150 000 METRI! Sì, avete capito bene: nel nostro model-anni luce; un po’ più grande di quello della Via lino la galassia di Andromeda dovrebbe avere unLattea, che è anche molto più difficile da stimare. diametro pari a quattro volte la distanza che ci16
separa dalla Luna. s Le caratteristiche essenziali di una galassia a spira- E se nella stessa scala volessimo rappresenta- le come la nostra Via Lattea (l’alone, il disco, il nucleo, gli ammassi, ecc.) sono riassunte in questa figura, che re anche la sua distanza dalla Via Lattea? Forse illustra l’aspetto della Galassia vista di fronte e di taglio sarebbe meglio non pensarci: la distanza reale mostrando anche la posizione approssimativa del Sole. è infatti di 2,5 milioni di anni luce e dovremmo quindi posizionare il disco a 25 milioni di chilo- media”? A quanto pare, infatti, solo il 5 % delle metri! stelle sono di tipo G, ovvero stelle di Sequenza principale come il Sole, mentre l’80 % delle Malgrado tali apparenti enormità, in un stelle della nostra Galassia è costituito da Nane universo dove le distanze cosmologiche si mi- Rosse. Il che, visto che una tipica Nana Rossa surano in miliardi di anni luce M31 è in effetti ha una massa pari a un decimo di quella solare, una delle galassie più vicine a noi ed è visibile porterebbe il numero di stelle presenti nella Via anche ad occhio nudo come una pallida nebu- Lattea - il lettore si tenga forte - molto vicino ai losità oblunga nella costellazione da cui prende mille miliardi. nome; ma per “avvicinarla” fino a che ci mostri tutto quello che questa straordinaria fotografia è Ma oltre alla componente stellare, galassie capace di rivelare sono necessari buoni telescopi ancora “giovani” come la Via Lattea presentano e moderne tecniche digitali di ripresa. Solo così un abbondante insieme di gas e polveri che viene la nebbiolina luminosa e indistinta di cui sembra formata si risolverà in uno spolverio di centinaia 17 di miliardi di stelle, di massa e dimensione mol- to diverse. E qui, in genere, tornando alla nostra Galas- sia, che è la vera protagonista di questa puntata, si affaccia una delle domande che più di fre- quente vengono poste in astronomia: Quante stelle ci sono nella Via Lattea? Domanda a cui non è facile rispondere, tanto che in giro circolano stime diversissime, che vanno dal classico “100 miliardi” di qualche tempo fa, ai 400 miliardi di oggi. Il problema è che nell’impossibilità di vedere e di contare ogni singola stella, la cosa migliore che pos- siamo fare è quella di calcolare la massa totale della Galassia, detrarre la componente costituita da gas e polveri (ma anche qui le valutazioni divergono di parecchio, per non parlare della va- riabile poco quantificabile introdotta dalla pre- senza di materia oscura) e dividere il risultato per la massa di una stella “media”, come quella del nostro Sole. Con questo sistema si può sti- mare che il numero di stelle galattiche ammonti a 110-170 miliardi. Ma chi ci dice che il Sole possa davvero essere considerato il prototipo della “stella
genericamente denominato “materia interstella- nubi sono composte da materia estremamentere” ed è formato principalmente di idrogeno, con rarefatta, con densità di pochi atomi per centime-una percentuale minore di elio e tracce di gas tro cubo. Se ci trovassimo al loro interno proba-come l’ossido di carbonio, l’ammoniaca, il me- bilmente nemmeno ce ne accorgeremmo, ma ètano e il vapore acqueo. Questo gas tende ad ad- proprio da questi ammassi di “quasi vuoto” chedensarsi in nubi estese per decine e centinaia di si formano nuove stelle, in quelle regioni dove laanni luce, e può trovarsi in diversi stati: ci sono densità del gas, in seguito ad una perturbazioneinfatti nubi di idrogeno neutro allo stato moleco- gravitazionale, diviene abbastanza alta da farlolare, molto fredde e dense; nubi di idrogeno neu- collassare; con un processo la cui durata puòtro allo stato atomico, più rarefatte, che prendono variare tra alcune centinaia di migliaia e alcuniil nome di regioni HI (si legge: “acca primo”); milioni di anni a seconda del tasso di accresci-e nubi di idrogeno ionizzato, caldo e rarefatto, mento e della massa che la stella nascitura riesceche vengono dette regioni HII (“acca secondo”). ad accumulare. Si stima che una stella simile alTutte con un suo proprio colore, dal rosso al blu, Sole impieghi all’incirca un centinaio di milionidettato dalle condizioni della materia e dalla vi- di anni per formarsi completamente, mentre percinanza più o meno accentuata con stelle caldis- le stelle più massicce il tempo è notevolmentesime in formazione. Le nebulose, infatti, possono inferiore, nell’ordine dei 100 000 anni.splendere di luce propria in quanto al loro internovi si trovano stelle che emettono grandi quantità Ed è proprio in una regione distante dal nu-di energia in grado di riscaldarne il gas, posso- cleo della Galassia circa 27 000 anni luce cheno riflettere la luce (e il colore) di stelle vicine 4,57 miliardi di anni fa una di queste nebulosee infine, quando composte da polveri possono cominciò a collassare, dando così il via al pro-assorbire la luce delle stelle di fondo, apparendo cesso che da lì a poco avrebbe portato alla for-come masse oscure che si stagliano sullo sfondo mazione del Sole e del nostro Sistema solare.luminoso della Via Lattea. E di tutto questo parleremo nella stanza se- Lo spettacolo di luci e colori che sanno met- guente.tere in scena è davvero notevole, ma in realtà tali18
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3 4,6 miliardi di anni fa La formazione del Sistema solareIntorno ai 9,2 miliardi di anni dopo il Big Il nostro racconto comincia 4,6 miliardi di bang, quando il tasso di formazione stellare anni fa, tra le deboli velature di una nube che della Via Lattea era praticamente arrivato al orbita pigramente ad una distanza di 27000 annisuo massimo, in uno dei suoi bracci più interni luce dal centro galattico. E’ una massa di gascominciò ad accadere un qualcosa di molto nor- immensa per i nostri parametri: estesa per 50male per quei tempi, ma contemporaneamente di o forse 100 anni luce, anche se la dimensionemolto speciale per noi; stava infatti per prendere rappresenta solo un millesimo del diametroforma quello che adesso consideriamo il nostro dell’intera Galassia. La sua densità, tipicamentecondominio celeste: il Sistema solare. Una co- di un centinaio di molecole per centimetro cubo,struzione che, come vedremo, non sarebbe durata potrebbe competere con il vuoto più spinto cheun giorno, e nemmeno un secolo... ma addirittura possiamo ottenere oggi qui sulla Terra; e la suauna decina di milioni di anni. temperatura è terribilmente bassa, soltanto pochi gradi sopra lo zero assoluto. Sembrerà strano, ma Il tempo necessario perché il nostro Sole si l’origine del nostro Sistema solare sta tutta informasse e cominciasse a splendere come una questo gelido vuoto cosmico che per il momentorassicurante stella della sequenza principale. Die- galleggia nell’oscurità. Uno scenario talmenteci milioni di anni nella scala temporale umana cupo da riportare alla mente certi passi de “Lapossono sembrare un’infinità di tempo, ma in ef- nuvola nera”, il romanzo di Fred Hoyle, se nonfetti rappresentano soltanto un millesimo dell’età addirittura le parole della Genesi “...le tenebredell’universo dell’epoca. D’altronde quelli che ricoprivano l’abisso e lo spirito di Dio aleggiavadescriveremo in questo breve capitolo sono sulle acque”. Ma questo è un libro soprattutto ditutti processi lenti, lentissimi, benché immani; astronomia, così che dobbiamo precisare subitofenomeni rispetto ai quali i nostri più terribili e che lo “spirito di Dio” era in realtà composto persconvolgenti terremoti o i più disastrosi uragani il 73% di idrogeno molecolare e il 25% di elio,tropicali non sono in nessun modo comparabili. con un restante 2% di carbonio, azoto, ossigenoLa formazione di una stella e del suo sistema e composti di silicio... Come d’altronde migliaiadi corpi minori che le ruotano intorno, pur non di altre nebulose che in quel periodo ricoprivanoessendo uno dei più impressionanti tra quelli che il disco della Galassia.conosciamo, è comunque uno dei grandiosi e af-fascinanti eventi che hanno luogo nell’universo. Ad un certo momento, però, qualcosa disturba t L’illustrazione a fronte è soltanto un’interpretazio- La figura coglie infatti “il momento” in cui il protosole alne artistica, ma seppure in maniera molto didascalica centro della nebulosa primordiale non ha ancora accesoriesce a mostrare gli elementi essenziali che hanno il suo motore nucleare, mentre già si stanno formandocaratterizzato la formazione dei primi pianeti del nostro i primi planetoidi per aggregazione gerarchica di gas esistema solare. polveri. E tutto ciò accadeva 4,6 miliardi di anni fa. 21
la tranquillità della nube, e le regioni con den- ni di circa un decimo di anno luce, più di centosità più elevata cominciano a collassare sotto la volte le dimensioni attuali del Sistema solare.spinta della gravità. Un “qualcosa” che secondo All’interno di quello che c’interessa più da vici-le teorie più accreditate può essere rappresentato no, ovviamente quello in cui si sta formando ilda un incontro “ravvicinato” con una stella di Sole, il gas continua a collassare e la regione piùgrande massa, da onde d’urto innescate dalla densa a scaldarsi, mentre intorno si forma unaradiazione di stelle neonate nelle vicinanze o sorta di bozzolo polveroso formato dal materialedall’esplosione di una o più supernovae. La nube della nube primordiale non ancora coinvolto:si trova infatti in uno stato di equilibrio dina- atomi, molecole, polveri composte di elementimico tra l’energia termica delle particelle di cui più pesanti. Un involucro che blocca la luce vi-è costituita, che tende a disperderle, e la forza sibile rendendo opaco tutto l’ambiente. L’unicodi gravità che invece tende a tenerle vicine. Se indizio di quanto sta accadendo è l’emissione diper le turbolenze interne o per una causa esterna radiazione infrarossa, tanto che se anche fossimotale equilibrio viene rotto, con la creazione di presenti non riusciremmo a vedere praticamenteinstabilità, in qualche parte della nube più densa nulla: il nostro Sole sarebbe avvolto dall’oscuritàla forza di gravità può prevalere sulla pressione e nessun bagliore trapelerebbe all’esterno, alme-interna e innescare un collasso gravitazionale no che il bozzolo non fosse “illuminato” da qual-capace di portare alla nascita di un qualcosa che stella già formata nelle vicinanze.di molto diverso da una fredda nuvola di gas...Qualunque sia la sua origine, infatti, l’effetto Lentamente il centro del globulo comincia adella perturbazione è quello di frammentare e compattarsi e a mostrare una rotazione sempreaddensare la nube in centinaia o forse migliaia di più marcata. Il collasso, infatti, non avvienepiccoli globuli, ognuno dei quali, con dimensio- contemporaneamente e con la stessa intensità in tutta la nube. La nebulosa iniziale è talmente s Dopo circa due milioni di anni dal momento in cui la grande da ammettere velocità di caduta diversenebulosa iniziale cominciò a collassare, il “protosole” si nelle sue varie regioni, così che ad un certo pun-presentava come una massa più o meno sferica, situata to, come in una corrente d’aria discensionale,al centro di un disco di polveri esteso fino a 200 UA. Era si viene a formare una rotazione preferenziale.ancora molto diverso dal Sole attuale, molto più grande Di conseguenza, la nube comincia a ruotare ee diffuso, con un diametro enormemente più grande, a schiacciarsi sempre più velocemente, comearrivando i suoi estremi indistinti fino all’attuale orbita di nel classico esempio della pattinatrice che ruotaMercurio. In questa fase, inoltre, il protosole era ancora sempre più svelta man mano che si raccogliecircondata dai residui della nube, che stavano per esse- su se stessa. La temperatura subisce un innalza-re soffiati via dal vento T-Tauri. mento repentino, tale da vaporizzare e ionizzare la maggior parte delle polveri, che a questo pun- to prendono due strade diverse: il materiale non ionizzato continua a subire l’effetto della forza gravitazionale e a precipitare verso il centro, mentre quello ionizzato prende a seguire le linee del campo magnetico, distribuendosi per effetto della rotazione lungo un piano perpendicolare all’asse di rotazione del sistema. Si forma così un disco di accrescimento dal diametro di circa 10 miliardi di chilometri e uno spessore di circa 100 milioni di chilometri. Accrescimento che22
s La teoria della nebulosa primordiale ha avuto una mazione) si formano all’interno di una bolla di gas, di-grande conferma nel 1994, quando, specialmente nella segnata a forma di goccia dalla radiazione ultraviolettaregione della Nebulosa di Orione, il Telescopio spaziale proveniente da giovanissime stelle che si trovano nelleHubble ha individuato i primi “proplyd”, contrazione di vicinanze. A destra, una ripresa fotografica di un proplyd“protoplanetary disk” (dischi protoplanetari), conferman- dove si notano chiaramente le stesse strutture mostratedo con ciò l’ipotesi dei pianeti nati da un disco di accre- in figura: la forma a goccia, la sagoma del disco proto-scimento stellare. planetario appena visibile, l’arco del fronte d’urto cheA sinistra è possibile vedere uno schema tipo di uno individua l’interazione con la radiazione ultravioletta didi questi “bozzoli”. In pratica, il disco (e la stella in for- una stella esterna. determina anche una distribuzione di massa non A questo punto sono passati circa due milioni omogenea, per cui i materiali più leggeri rag- di anni dal momento in cui la nebulosa iniziale giungono l’orbita di Nettuno, mentre quelli più ha cominciato a contrarsi, e il “protosole” (come pesanti rimangono vicini al nucleo. possiamo ormai chiamarlo) si presenta come una massa più o meno sferica, appiattita ai poli Le regioni centrali, sotto la pressione dei dalla rotazione, si trova al centro di un disco materiali in arrivo, si riscaldano intanto sempre esteso per 100-200 UA e il suo diametro è enor- di più, finché quando la temperatura supera i 10 memente più grande di quello del Sole attuale, mila gradi, sufficiente per far sì che la crescente arrivando i suoi estremi fino all’attuale orbita di radiazione proveniente dal nucleo ostacoli l’af- Mercurio. La temperatura della regione interna flusso del gas verso le regioni centrali. Questa si è stabilizzata a 2000 gradi, con valori che ca- fase continua finché tra le due forze contrastanti lano rapidamente verso le regioni più esterne. In si raggiunge l’equilibrio idrostatico e il nucleo corrispondenza dell’orbita di Giove, ad esempio, comincia a brillare, condizione indispensabile la temperatura è scesa a -70 gradi centigradi. La perché si possa finalmente parlare della nascita novità più grande sta invece nel fatto che la no- di una “protostella”. Ma il cammino per rag- stra futura stella si è liberata di parte del bozzolo giungere la sequenza principale non è finita: la che la racchiudeva, e che ora è ben visibile anche protostella non è ancora una stella, poiché non dall’esterno, disco di polveri e gas compreso. ha innescato la reazione di fusione dell’idrogeno. Tutto è ormai pronto (sono passati 2,13 milioni Essa vive e brilla soltanto grazie alla energia gra- di anni dall’inizio) affinché la nebulosa solare, vitazionale. che da qui in avanti verrà definita come disco 23
protoplanetario (in inglese “protoplanetary disk”, lerli dalle loro orbite primitive. I superstiti, cheabbreviato in proplyd), cominci a generare i pri- troveranno un porto sicuro tra le orbite di Martemi pianeti. e Giove, diverranno gli asteroidi che conosciamo oggi. Dopo 2,2 milioni di anni le sostanze presen-ti nella regione più interna del disco, favorite A tre milioni di anni dall’inizio succede peròdall’alta temperatura, cominciano per prime a qualcosa che arresta la crescita dei giganti gasso-condensare in piccole particelle di polvere. Dopo si. Il protosole entra infatti nella cosiddetta “fasedi che si innesca il processo di agglomerazione, T-Tauri” (dal nome della stella in cui per prima siche vede coinvolti granuli di materia sempre più osservò il fenomeno), ed un flusso di materia ca-grandi. All’inizio sono semplici accorpamenti rica elettricamente viene espulsa dal suo centrofavoriti dalle forze elettrostatiche, da cui si origi- con una velocità di mille metri al secondo, spaz-nano planetesimi grandi più o meno come mon- zando via le polveri residue e anche le atmosferetagne (circa 1 km di diametro), poi entrano in primitive dei pianeti interni.gioco le continue e sempre più frequenti collisio-ni, che portano alla formazione di oggetti molto La fase T-Tauri è probabilmente la più violen-più grandi, chiamati protopianeti, di dimensioni ta tra quelle attraversate dal Sole in età giovanile.simili a quelle della Luna. E accade quando il periodo di rotazione è un terzo di quello attuale e dunque il campo ma- Non tutti i pianeti, però, crescono allo stesso gnetico è molto più intenso di quanto non lo siaritmo. Alla distanza dell’orbita di Giove (la co- ora. Le tempeste magnetiche spazzano il discosiddetta “snow line”, al di là della quale i gas co- planetario, risucchiano frammenti che precipita-minciano a solidificare) i ghiacci sono dieci volte no sulla superficie del Sole e creano giganteschipiù abbondanti dei silicati e dei metalli, e poiché brillamenti. Il protosole si trasforma in un’enor-i ghiacci sono molto più adesivi della roccia – me sfera di colore rosso acceso, con la super-circa 20 volte più “appiccicosi” nelle collisioni, a ficie punteggiata da grandi macchie, anch’essepari velocità – il processo di agglomerazione qui originate dalla rapida rotazione. Il vento solareopera più efficientemente, portando rapidamente diventa incredibilmente intenso e alleggerisce laalla formazione del primo pianeta, Giove, che massa solare in quantità milioni di volte maggio-comincia la sua esistenza di protopianeta sotto re di quanto non faccia al presente. Il flusso im-forma di gigantesca palla di ghiaccio e roccia già petuoso ha anche l’effetto di trasferire parte delpiù grande della Terra attuale. Questa palla di momento angolare dal protosole al disco di ac-neve sporca si forma in meno di 100 mila anni, crescimento e in definitiva ai pianeti, e ciò che nee continua a crescere fino a raggiungere una risulta è un lento e graduale rallentamento dellamassa circa 15 volte quella della Terra. Da qui in rotazione fino a valori prossimi a quelli attuali.avanti comincia a risucchiare e inglobare anche Quando il vento si placa, dopo una “tempestai materiali leggeri, principalmente idrogeno ed durata circa 10 mila anni, il protosole cominciaelio, spazzando ben bene il suo cammino intorno a stabilizzarsi; e molto lentamente, in quella cheal protosole. Stessa sorte per Saturno, che però, è la parte più graduale della sua formazione, siessendo due volte più lontano dal Sole, impiega contrae finché si avvicina alla temperatura e allapiù tempo a formarsi dato che nei suoi paraggi il luminosità che conosciamo oggi.materiale è molto più scarso. A 3 milioni di anni dall’inizio Giove e Satur- I planetesimi vicini a Giove, intanto, speri- no si sono già formati, hanno una forma moltomentano la sua violenta azione gravitazionale, in schiacciata e si stanno raffreddando. Ci vuolegrado di rendere caotici i loro percorsi e di espel- invece molto più tempo perché i cosiddetti pro- topianeti ghiacciati (Urano e Nettuno) riescano24
s Una splendida galleria di immagini, realizzate da prima riga di immagini) non hanno stelle vicine a rischia-Hubble nel corso dell’ultimo decennio, ci fa apprezzare rarli e perciò il disco di polveri all’interno si staglia control’incredibile varietà di forme e colori di alcuni proplyds lo sfondo di gas caldi della nebulosa di Orione.della zona di Orione. La macchia rossa al centro di ogni disco è una stellaLa differenza più sostanziale che si può cogliere in questi giovanissima, di appena un milione di anni.oggetti è che la maggior parte mostra la classica for- Probabilmente, circa 4,5 miliardi di anni fa anche il no-ma a bozzolo, dovuta all’illuminazione della “bolla” che li stro Sistema Solare aveva una forma simile a questa.ospita da parte di una stella vicina, mentre alcuni (vedi laa formarsi raccogliendo materiale dal disco. Le di anni Urano e Nettuno accumulano i gas e iloro velocità orbitali, infatti, sono molto più lente ghiacci che riescono a strappare da quelle scortee inoltre nelle regioni più esterne della nebulosa sempre più scarse. Il fatto che nonostante questisolare c’è scarsità di materiale: per 10 milioni ostacoli le loro dimensioni siano di tutto rispetto 25
(circa 4 volte il diametro della Terra) è ancora i 15,5 milioni di gradi, sufficientemente alta dauna sorpresa per gli astronomi ed è tuttora terre- ionizzare completamente l’idrogeno e per inne-no di controversie. scare la fusione nucleare tramite la trasformazio- ne di quest’ultimo in elio. Grazie a questa nuova Più o meno nello stesso periodo nelle regioni fonte di energia il Sole raggiunge uno stabileesterne del Sistema solare si formano due serba- equilibrio idrostatico, e la nostra stella entra cosìtoi di comete, probabilmente riempitisi con del nella cosiddetta fase di sequenza principale, ilmateriale trascinato verso l’esterno dal vento periodo più lungo e tranquillo nella vita di unasolare nella fase T-Tauri: la Fascia di Kuiper e la stella.Nube di Oort. E con ciò – tra 4,47 e 4,44 miliardi di anni fa – La prima giace nel piano dell’eclittica e si finisce la tormentata costruzione del sistema sola-estende dall’orbita di Plutone fino a circa 500 re. D’ora in poi i pianeti e tutto ciò che c’è dentroUA dal Sole. In questa regione le temperature ruoterà intorno al Sole obbedendo alle “eterne”sono basse a sufficienza da permettere che i leggi che regolano l’evoluzione del cosmo.ghiacci condensino in frammenti grandi parecchichilometri. La Nube di Oort si estende invece E i pianeti terrestri? Come abbiamo visto piùdalla cintura di Kuiper fino a più di 1 anno luce indietro, all’inizio il ritmo di crescita dei pianetidi distanza e ha una distribuzione sferica con al terrestri è stato relativamente veloce. I planetesi-centro il Sole. mi crescono infatti fino a dimensioni di centinaia o anche di migliaia di chilometri in meno di 100 Ci si avvicina ai 5-10 milioni di anni e dal mila anni, e dopo un milione anni il sistema so-materiale rimasto intorno ai pianeti (anche que- lare interno contiene moltissimi protopianeti roc-sto sotto forma di disco), cominciano a formarsi i ciosi e metallici. Dieci milioni di anni più tardi,satelliti cosiddetti “regolari”. Le loro orbite sono da un lungo periodi di collisioni ne escono sola-pressoché circolari, poco inclinate e vengono mente quattro (Mercurio, Venere, Terra e Marte),percorse nella stessa direzione della rotazione anche se le loro masse sono solamente la metàdel pianeta. Crescono in modo piuttosto rapido di quelle odierne. Giunta a quel punto la crescitagiungendo alla maturità prima dei pianeti. Come dei pianeti terrestre diminuisce in modo signifi-mai? Questione di scala: i loro periodi orbitali cativo per la mancanza di approvvigionamento disono più corti, e l’accumulo più veloce. Per pri- materiale lungo le orbite.mi si formano i satelliti Galileiani (in 2-3 milionidi anni al massimo), poi è la volta di 7 o 8 delle Da questo punto in avanti ci vogliono pro-più grandi lune di Saturno, seguite dai cinque babilmente 100 milioni di anni perché i pianetimaggiori satelliti di Urano. Infine, a distanza di terrestri riescano a raddoppiare le loro masse equalche milione di anni si formano anche le lune a raggiungessero le attuali dimensioni. Questidi Nettuno. Tritone, la più grande, viene però de- sono anche i motivi per cui nessuno dei pianetifinito irregolare perché la sua orbita è retrograda terrestri è riuscito a formare dei satelliti regola-rispetto alla rotazione del pianeta. ri: Marte catturò in seguito due asteroidi e con molta probabilità, come vedremo nel prossimo Nel frattempo la contrazione del protosole quadro, la Luna si formò in seguito ad un eventogiunge finalmente al termine. La temperatura del tutto accidentale.centrale della nostra stella ha infatti raggiunto26
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4 4,51 miliardi di anni fa La formazione della LunaCome abbiamo visto nella “stanza” prece- di secondo piano - non era a quel tempo ancora dente, dal biliardo cosmico scatenatosi comparso sulla scena! C’è una spiegazione? nel Sistema solare interno si salvaronoalla fine solo quattro pianeti... È vero, si trattava Ovviamente sì. Anzi, come avviene sempredi oggetti non completamente formati, ancora per le “grandi domande”, nel corso del tempo lesemisolidi e privi di una crosta superficiale, ma spiegazioni si sono moltiplicate, correggendosi acomunque già situati alla loro giusta distanza dal vicenda e forse confondendo le acque ancora diSole e perfettamente riconoscibili in quelli che più.poi sarebbero diventati Mercurio, Venere, Terrae Marte. La prima teoria dell’epoca moderna sulla for- mazione della Luna fu quella proposta nel 1879 A quel tempo la nebulosa solare si era note- dall’astronomo inglese George Darwin (1845-volmente diradata grazie al soffio rinnovatore del 1912), quinto dei dieci figli avuti da Charlesvento T-Tauri, ma vi era ancora una gran quan- Darwin. Secondo quest’ipotesi (detta della “fis-tità di frammenti che attraversavano le regioni sione”) il materiale che poi sarebbe andato a for-interne del sistema, finendo poi per precipitare, mare la Luna si sarebbe separato dalla Terra perrimodellandole, sulle superfici dei pianeti ancora effetto della forza centrifuga generata dalla forteribollenti. Un diluvio di piccoli impatti che face- velocità di rotazione del nostro pianeta, aiutata inva sì che la crosta dei pianeti terrestri continuas- qualche modo anche dall’attrazione mareale delse ad oscillare per diversi milioni anni tra lo stato Sole. Secondo Darwin, un chiaro indizio di que-fuso e quello solido. Anche la futura Terra, lonta- sto distacco si può scorgere nella grande depres-na dall’essere simile all’incantevole pianeta blu sione che poi sarebbe stata riempita dalle acqueche conosciamo, si trovava in queste condizioni, dell’Oceano Pacifico.con in più la particolarità di avere una formamolto schiacciata ai poli per effetto della eleva- La teoria, che ha il merito di spiegare cometissima velocità di rotazione. Il giorno terrestre, a mai la Luna, essendo nata dagli strati superficia-quel tempo, durava infatti soltanto quattro ore. li della Terra (notoriamente meno densi di quelli presenti nel nucleo), sia mediamente meno densa Ma in tutto questo formarsi di nuovi mondi... della Terra nel suo complesso, offre tuttavia ilnessuna traccia della Luna. fianco a diverse critiche. Prima fra tutte quella per cui, per poter espellere in quel modo la Luna Sembra strano ma, almeno per quanto se ne la Terra avrebbe dovuto avere una altissima velo-sa, un corpo celeste di grande taglia come il cità di rotazione e compiere un giro su se stessanostro attuale satellite - non certo un oggetto t dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida 29
ogni due ore e mezza, un valore decisamente troppo piccolo; nessuno è riuscito ad immaginare un meccanismo che avesse consentito alla Terra primordiale di ruotare così in fretta. C’è poi da dire che se anche l’espulsione fosse avvenuta, il materiale coinvolto avrebbe dovuto formare una Luna orbitante sul piano equatoriale della Terra e non su un piano inclinato di circa 18° com’è nella realtà. Senza contare poi che qualche anno dopo, nel 1912, la teoria della deriva dei conti- nenti, arrivò a spiegare in modo convincente la distribuzione delle masse continentali e quindi anche la reale natura della presunta “cicatrice” rappresentata dall’oceano Pacifico. s Il disegno originale con cui George Darwin illustrò la Nel 1951, il famoso astronomo olandese Ge-sua Teoria della fissione, pubblicata su Nature nel 1878 rard Kuiper si dichiarò convinto che Terra e Lunacon il titolo di “On the Procession of a Viscous Sphe- si fossero semplicemente formate insieme nellaroid”. Come si può vedere, secondo Darwin dalla regio- nebulosa solare, come un “doppio pianeta”; mane equatoriale di una Terra ancora semifluida e in rapida già nel 1955 Horst Gerstenkorn (1923-1981), unrotazione si sarebbe staccata una porzione consistente insegnante e astronomo dilettante di Hannover,del mantello, che una volta sfuggita alla gravità terrestre propose invece che la Luna potesse essersi for-avrebbe dato origine alla Luna (fasi 1-2-3-4). Successivi mata nella fascia degli asteroidi, da dove venneimpatti dovuti al materiale residuo avrebbero poi dise- espulsa lungo un’orbita che la portò poi ad esse-gnato il volto del nostro satellite come lo conosciamo re catturata dal campo gravitazionale del nostrooggi (fasi 5-6-7). pianeta (Teoria della cattura).La teoria ebbe un’eco talmente grande che il 29 otto-bre 1878, dopo la pubblicazione, complimentandosi, Una ipotesi, quest’ultima, che ebbe unaCharles Darwin scrisse al figlio: “Hurrah per le viscere grande notorietà, ma che cominciò a tramontaredella Terra e la loro viscosità, e per la Luna e per i corpi quando si calcolò che nessun processo fisicocelesti, e per mio figlio George!”. conosciuto avrebbe potuto giustificare la diminu- zione della velocità orbitale della Luna nei pressi della Terra necessaria per l’ipotetica cattura; e che fu definitivamente messa da parte quando, dopo le missioni Apollo, venne trovato che la quantità di isotopi dell’ossigeno nelle rocce por- tate a terra dalla Luna era molto simile a quella delle rocce terrestri: chiaro segno del fatto che la Luna deve essersi formata nelle vicinanze della Terra e non nella fascia degli asteroidi o in qual- siasi altra parte del Sistema solare. Il rapporto isotopico, infatti, è la relazione fra la concentra- zione dell’atomo pesante di un elemento e la sua controparte più leggera (ad esempio 18O/16O, è il rapporto fra gli isotopi ossigeno 18 e ossigeno30
s Tra le tante teorie proposte per spiegare l’origine schiantato una seconda volta sulla Terra generando unadel sistema Terra-Luna, quella “dell’impatto”appare for- nuova “pioggia” di detriti.se tra le più consolidate e accreditate. Non sono però A questo punto l’impattore sarebbe andato in gran partemancate in questi anni delle proposte molto simili. Una distrutto, col 90% della sua massa incorporata nel glo-fra tutte, quella mostrata nella sequenza, detto del “dop- bo terrestre. Ma il 10% circa sarebbe rimasto in orbitapio impatto”, secondo la quale la nuvola dI frammenti attorno al nostro pianeta, formando un disco incande-sollevatasi a seguito del primo impatto si sarebbe poi scente di aspetto simile all’anello di Saturno.coagulata fino a formare nel giro di poche ore, e questa È da questo anello di detriti che si sarebbe in seguitoè la novità proposta dalla astronoma Canup, un oggetto formata, per coalescenza gravitazionale, la Luna, nelche percorrendo un’orbita instabile si sarebbe in seguito giro di qualche secolo o addirittura qualche decennio.16) ed è come un’impronta digitale che può for- condava la proto Terra. Uno scenario tutto som-nire informazioni utili su certe condizioni fisico- mato plausibile, simile a quello che deve averchimiche del passato. La composizione isotopica portato alla formazione dei satelliti regolari deidell’ossigeno di Marte, per fare un esempio, pianeti gassosi.differisce da quella della Terra di oltre un fattore50. Se il corpo celeste responsabile dell’impatto Ma se Terra e Luna si fossero formate insiemefosse stato differente dalla Terra quanto lo è Mar- nella stessa parte della nebulosa solare primor-te, la sua firma sarebbe quindi ancora rilevabile diale - e questa obiezione vale anche per l’ipotesinei terreni lunari, persino dopo essere passata per del “pianeta doppio” avanzata da Kuiper - do-la fornace di una collisione cosmica. vrebbero avere pressappoco la stessa composi- zione, mentre ci sono comunque delle differenze Qualche anno più tardi, nel 1960, il geologo sostanziali. In effetti, come abbiamo detto com-russo Otto Schmidt (1891-1956) e la sua allieva mentando la “teoria della cattura”, è vero che leEvgeniya Ruskol ipotizzarono che la Luna si fos- rocce di cui è composta la Luna presentano fortise formata, un centinaio di milioni di anni dopo analogie con quelle del mantello terrestre (in pre-il nostro pianeta, per aggregazione di planetesimi valenza composto da silicati), ma a differenza delall’interno di un disco di accrescimento che cir- nostro pianeta il satellite ha un nucleo metallico molto piccolo ed è in generale povera di ferro e 31
di metalli. Cosa che la formazione del sistema facilità, sotto la spinta apportata dalla collisione,Terra-Luna da un unico disco di accrescimento grandi quantità del suo mantello, tali da generarenon sarebbe in grado di spiegare se non ricorren- una nube detritica ben più “miscelata” e in gradodo ad altre ipotesi aggiuntive. di dar conto della somiglianza degli isotopi. Negli anni successivi prese così piede l’ipo- In pratica, come suggerisce l’illustrazione atesi dell’impatto, già vagamente accennata in fronte, le cose potrebbero essere andate in que-passato e ripresa con più metodo dagli americani sto modo: mentre la giovane Terra se ne stavaWilliam K. Hartmann e Donald R. Davis in una lì ancora informe e caldissima, continuamentericerca pubblicata nel 1975. La loro teoria parti- bersagliata da piccoli e piccolissimi planetoidi,va dalla considerazione che nella fase finale del ecco che 4,51 miliardi di anni fa si profilò ad unperiodo di formazione planetaria il sistema sola- tratto la collisione con un pianeta vero e proprio,re interno dovesse ospitare molti corpi celesti di grande più o meno come Marte.massa paragonabile a quella di grandi satelliti;e che l’impatto con la Terra di uno di questi og- Theia colpì la giovane Terra con un angolo digetti (chiamato Theia, come la mitologica madre circa 45 gradi, alla velocità di pochi chilometri aldi Selene) avrebbe potuto scagliare nello spazio secondo... L’urto fu anelastico, con la quasi tota-materiali che si sarebbero poi aggregati a forma- le trasformazione dell’energia cinetica in calorere la Luna. e il nucleo ferroso del planetoide affondò nel mantello terrestre fino a fondersi con il nucleo Questa ricostruzione sembrò guadagnare con- stesso della Terra. Allo stesso tempo, la porzionesensi negli anni a seguire, soprattutto per le con- del mantello di Theia più lontana dalla Terra fuferme che venivano dalle prime simulazioni al risparmiata dall’impatto e continuò per la suacomputer, ma ben presto nuove e più approfon- strada, ma perturbata dalla gravità terrestre cam-dite analisi delle rocce lunari evidenziarono che biò direzione ed entrò nell’orbita del nostro pia-Terra e Luna, al di là delle macro-differenze, pos- neta, dove potenti forze mareali la disgregaronosiedono delle similitudini chimiche troppo pro- completamente. In poche ore, l’ottanta per centonunciate (nell’abbondanza degli isotopi dell’os- di Theia fu completamente assimilato, mentresigeno, come abbiamo già visto, ma anche, come la frazione restante andò a formare un disco diè stato accertato successivamente, in quella degli detriti.isotopi di cromo, silicio, titanio e tungsteno) per-ché potesse essere facilmente accettata una teoria L’energia della collisione aveva generato unadove si prevede l’impatto di un corpo totalmente quantità spaventosa di calore, così che il disco“estraneo” alla Terra. risultò alla fine composto da gas,corpuscoli di piccola dimensione e roccia fusa: quasi tutto Aggiustamenti successivi dei parametri e delle materiale proveniente dal mantello terrestre, no-circostanze in gioco riuscirono tuttavia a correg- toriamente povero di ferro. Altri elementi leggerigere i modelli matematici e a rendere conto abba- evaporarono e si persero nello spazio, lasciandostanza bene delle osservazioni. Venne proposto, dietro di sé rocce apparentemente prive di so-ad esempio, che Theia potesse essersi formata stanze volatili ma che, come dimostreranno inmolto vicino alla Terra (in uno dei suoi punti la- seguito le missioni Apollo, conservavano ancoragrangiani), il che avrebbe spiegato l’affinità della minime tracce d’acqua.abbondanza degli isotopi, oppure che la Terrapossedesse una rotazione ancora più veloce di Dopo di che il disco cominciò a irradiarequella ipotizzata, tale da poter espellere con più calore nello spazio, raffreddandosi, e in pochi decenni le particelle si solidificarono, così che la Terra si trovò circondata da un anello di rocce32
che si estendeva forse fino a 30 000 km dal suo Nel 2001, ad esempio, l’astronoma statuni-centro, dove materiali e gas si rimescolavano in tense Robin Canup, particolarmente attiva sucontinuazione, spingendosi fino a lambire lo stra- questo argomento, è partita dall’assunto che unto superiore dell’atmosfera terrestre; possibile solo evento catastrofico non sarebbe bastato adspiegazione, questa, del perché il rapporto iso- innalzare una massa di detriti sufficiente a for-topico dell’ossigeno di Luna e Terra si presenti mare la Luna. Da qui la sua teoria, secondo laoggi così simile. quale la Terra non subì un singolo impatto, maLe particelle rocciose cominciarono ad urtarsi due! Il primo da parte di Theia, che avrebbe for-e ad aggregarsi tra loro, diventando sempre più mato la nuvola di detriti già prevista nella teoriagrandi, ma le condizioni per formare degli ag- originale, il secondo da parte della proto Lunagregati erano ottimali solo dove la forza mareale appena formatasi, che però si sarebbe collocatadel nostro pianeta era più debole, ovvero al di là su un’orbita non stabile e sarebbe ricaduta da lìdel cosiddetto “Limite di Roche”, situato a circa “a breve” sul nostro pianeta. La nuova nuvola ditre raggi terrestri di distanza. La materia solida detriti che ne derivò si sarebbe poi unita a quellasituata oltre tale limite cominciò velocemente residua lasciata dal primo impatto fino a formarea formare dei planetoidi sempre più grandi, che per coalescenza la Luna definitiva.poi, sempre per coalescenza, in poche migliaia di Tutta questa incertezza è forse il segno cheanni finirono per dare forma e massa ad un unico dobbiamo rassegnarci a considerare l’originecorpo celeste: la Luna. della Luna come uno dei tanti misteri che nonTutto risolto, dunque? Nemmeno per sogno. riusciremo mai a penetrare?Sebbene continui ad essere quella più seguita, Può darsi, ma il nostro viaggio nel temponegli ultimi tempi la teoria dell’impatto ha visto deve comunque continuare, e nella prossimail fiorire di ipotesi alternative, elaborate per lo stanza ci aspetta la terrificante visione di paesag-più cambiando parametri come l’origine, la com- gi terrestri su cui incombe una Luna dieci volteposizione, il numero e la massa dei corpi impat- più grande di quella che possiamo osservaretanti, oppure i valori dell’angolo d’incidenza, la oggi. Affrettiamoci.velocità di rotazione della Terra, ecc. 33
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5 4,1 miliardi di anni fa Appena dopo la formazione della LunaCome abbiamo visto nella “stanza” prece- spiegazioni si sono moltiplicate, correggendosi a dente, dal biliardo cosmico scatenatosi vicenda e forse confondendo le acque ancora di nel Sistema solare interno si salvarono più.alla fine solo quattro pianeti... È vero, si trattavadi oggetti non completamente formati, ancora La prima teoria dell’epoca moderna sulla for-semisolidi e privi di una crosta superficiale, ma mazione della Luna fu quella proposta nel 1879comunque già situati alla loro giusta distanza dal dall’astronomo inglese George Darwin (1845-Sole e perfettamente riconoscibili in quelli che 1912), quinto dei dieci figli avuti da Charlespoi sarebbero diventati Mercurio, Venere, Terra Darwin. Secondo quest’ipotesi (detta della “fis-e Marte. sione”) il materiale che poi sarebbe andato a for- mare la Luna si sarebbe separato dalla Terra per A quel tempo la nebulosa solare si era note- effetto della forza centrifuga generata dalla fortevolmente diradata grazie al soffio rinnovatore del velocità di rotazione del nostro pianeta, aiutata invento T-Tauri, ma vi era ancora una gran quan- qualche modo anche dall’attrazione mareale deltità di frammenti che attraversavano le regioni Sole. Secondo Darwin, un chiaro indizio di que-interne del sistema, finendo poi per precipitare, sto distacco si può scorgere nella grande depres-rimodellandole, sulle superfici dei pianeti ancora sione che poi sarebbe stata riempita dalle acqueribollenti. Un diluvio di piccoli impatti che face- dell’Oceano Pacifico.va sì che la crosta dei pianeti terrestri continuas-se ad oscillare per diversi milioni anni tra lo stato La teoria, che ha il merito di spiegare comefuso e quello solido. Anche la futura Terra, lonta- mai la Luna, essendo nata dagli strati superficia-na dall’essere simile all’incantevole pianeta blu li della Terra (notoriamente meno densi di quelliche conosciamo, si trovava in queste condizioni, presenti nel nucleo), sia mediamente meno densacon in più la particolarità di avere una forma della Terra nel suo complesso, offre tuttavia ilmolto schiacciata ai poli per effetto della eleva- fianco a diverse critiche. Prima fra tutte quellatissima velocità di rotazione. Il giorno terrestre, a per cui, per poter espellere in quel modo la Lunaquel tempo, durava infatti soltanto quattro ore. la Terra avrebbe dovuto avere una altissima velo- cità di rotazione e compiere un giro su se stessa Ma in tutto questo formarsi di nuovi mondi... ogni due ore e mezza, un valore decisamentenessuna traccia della Luna. troppo piccolo; nessuno è riuscito ad immaginare un meccanismo che avesse consentito alla Terra Sembra strano ma, almeno per quanto se ne primordiale di ruotare così in fretta. C’è poi dasa, un corpo celeste di grande taglia come il dire che se anche l’espulsione fosse avvenuta, ilnostro attuale satellite - non certo un oggetto materiale coinvolto avrebbe dovuto formare unadi secondo piano - non era a quel tempo ancora Luna orbitante sul piano equatoriale della Terra ecomparso sulla scena! C’è una spiegazione? non su un piano inclinato di circa 18° com’è Ovviamente sì. Anzi, come avviene sempreper le “grandi domande”, nel corso del tempo le t dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida dida 35
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Note 41 Nota1 ???? Nel corso della storia molti miti e leggende sono sorti per spiegare l’origine della Via Lattea: dal latte di Era che allatta Eracle nella mitologia greca al Gange etereo dell’India; immaginata da Democrito e dagli astronomi arabi come una scia di stelle lontane, fu riconosciuta come tale da Galileo Galilei e, in seguito, da studiosi e filosofi come Immanuel Kant, William Herschel e Lord Rosse. Secondo alcune fonti il termine “Via Lattea” va riferito esclusivamente alla scia luminosa osservabile nel cielo notturno; in campo scientifico, consuetudine radicata principalmente nei Paesi anglosassoni, sarebbe preferibile utilizzare, per indicare la galassia nel complesso, il termine Galassia Via Lattea (in inglese Milky Way Galaxy), o anche la Galassia, con l’iniziale maiuscola. Tuttavia anche nelle pubblicazioni scientifiche la locuzione Via Lattea resta la più diffusa, anche per indicare la galassia nel suo complesso. Simulazioni al calcolatore mostrano addirittura che, in alcuni casi, il passaggio ravvicinato di una galassia in prossimità di un’altra molto più grande può condurre alla cattura del satellite e alla fusione in un unico oggetto (in inglese merging). In quegli ambienti, come i gruppi o gli ammassi, dove la densità di galassie è più elevata, la probabilità che si verifichino incontri ravvicinati o addirittura atti di vero e proprio cannibalismo aumenta, e non sorprende, quindi, che essi si manifestino in gran copia anche nel Gruppo Locale.
Nato a Monterotondo nel 1952, Lo- rem ipsum dolor sit amet, vitae donec augue. Malesuada in vitae erat nec, in elit sollicitudin, aliquam sagittis dui suspendisse, lacus elementum sit conu- bia, lorem augue suspendisse urna duis non nunc. Eros nec massa, lobortis tempus mi felis erat, nec metus est erat accumsan, eget quia velit, neque eu velit nibh. Arcu ullamcorper, vel ultricies. Venenatis mi tincidunt mole- stie pede, eu urna sed, vestibulum mattisdapibus mauris, id mus massa sed. Lorem nunc, ullamcorper vel gravida,tincidunt erat ipsum inceptos sociis, fermentum porttitor sed aliquam mor-bi. Lacinia aliquam suscipit dis, amet pharetra, tempus pulvinar porttitorrutrum sed magna mattis, tellus ac nullam eget. Facilisis aliquam praesentinterdum, arcu posuere.
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