Piccoli granelli di un lontano asteroide stanno rivelando indizi sulle forze magnetiche che hanno plasmato le zone più remote del Sistema Solare più di 4,6 miliardi di anni fa. Gli scienziati del MIT e di altri centri hanno analizzato le particelle dell’asteroide Ryugu, raccolte dalla missione Hayabusa2 della Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) e riportate sulla Terra nel 2020. Gli scienziati ritengono che Ryugu si sia formato alla periferia del Sistema Solare primordiale prima di migrare verso la fascia degli asteroidi, stabilendosi infine in un’orbita tra la Terra e Marte.
Il team ha analizzato le particelle di Ryugu alla ricerca di segni di un antico campo magnetico che avrebbe potuto essere presente quando l’asteroide prese forma per la prima volta. I loro risultati suggeriscono che se ci fosse stato un campo magnetico, sarebbe stato molto debole. Al massimo, un campo del genere sarebbe stato di circa 15 microtesla (per fare un confronto, il campo magnetico della Terra oggi è di circa 50 microtesla.)
Ciò nonostante, gli scienziati stimano che un’intensità di campo così bassa sarebbe stata sufficiente a riunire gas e polvere primordiali per formare gli asteroidi del Sistema Solare esterno e potenzialmente svolgere un ruolo nella formazione dei pianeti giganti, da Giove a Nettuno.
I risultati del team, pubblicati sulla rivista AGU Advances, mostrano per la prima volta che il Sistema Solare distale probabilmente ospitava un debole campo magnetico. Gli scienziati sapevano che un campo magnetico modellava il Sistema Solare interno, dove si formarono la Terra e i pianeti terrestri, ma fino ad ora non era chiaro se tale influenza magnetica si estendesse in regioni più remote. “Stiamo dimostrando che, ovunque guardiamo ora, c’era una sorta di campo magnetico che era responsabile di portare massa dove si stavano formando il Sole e i pianeti“, afferma l’autore dello studio Benjamin Weiss, Professore di scienze della Terra e planetarie al MIT. “Questo ora si applica ai pianeti del Sistema Solare esterno”.
L’autore principale dello studio è Elias Mansbach, ora postdoc alla Cambridge University. I coautori del MIT includono Eduardo Lima, Saverio Cambioni e Jodie Ream, insieme a Michael Sowell e Joseph Kirschvink del Caltech, Roger Fu della Harvard University, Xue-Ning Bai della Tsinghua University, Chisato Anai e Atsuko Kobayashi del Kochi Advanced Marine Core Research Institute e Hironori Hidaka del Tokyo Institute of Technology.
Un campo lontano
Circa 4,6 miliardi di anni fa, il Sistema Solare si è formato da una densa nube di gas interstellare e polvere, che è collassata in un disco vorticoso di materia. La maggior parte di questa materia è gravitata verso il centro del disco per formare il Sole. I pezzi rimanenti hanno formato una nebulosa solare di gas ionizzato vorticoso. Gli scienziati sospettano che le interazioni tra il Sole appena formato e il disco ionizzato abbiano generato un campo magnetico che si è insinuato nella nebulosa, contribuendo a guidare l’accrescimento e a tirare la materia verso l’interno per formare pianeti, asteroidi e lune.
“Questo campo nebulare è scomparso circa 3-4 milioni di anni dopo la formazione del Sistema Solare e siamo affascinati dal suo ruolo nella formazione planetaria primordiale”, afferma Mansbach.
In precedenza, gli scienziati avevano stabilito che un campo magnetico era presente in tutto il Sistema Solare interno, una regione che si estendeva dal Sole fino a circa 7 unità astronomiche (UA), fino a dove si trova oggi Giove (una UA è la distanza tra il Sole e la Terra). L’intensità di questo campo nebulare interno era compresa tra 50 e 200 microtesla e probabilmente ha influenzato la formazione dei pianeti terrestri interni. Tali stime del campo magnetico primordiale si basano su meteoriti atterrati sulla Terra e che si ritiene abbiano avuto origine nella nebulosa interna.
“Ma quanto si estendesse questo campo magnetico e quale ruolo giocasse in regioni più distali è ancora incerto perché non ci sono stati molti campioni che potessero raccontarci qualcosa sul Sistema Solare esterno“, afferma Mansbach.
Riavvolgere il nastro
Il team ha avuto l’opportunità di analizzare campioni del Sistema Solare esterno con Ryugu, un asteroide che si pensa si sia formato nel Sistema Solare esterno primordiale, oltre 7 UA, e che alla fine è stato portato in orbita vicino alla Terra. A dicembre 2020, la missione Hayabusa2 della JAXA ha riportato sulla Terra campioni dell’asteroide, dando agli scienziati una prima occhiata a una potenziale reliquia del Sistema Solare distale primordiale.
I ricercatori hanno acquisito diversi grani dei campioni restituiti, ciascuno di circa un millimetro di dimensione. Hanno posizionato le particelle in un magnetometro, uno strumento nel laboratorio di Weiss che misura la forza e la direzione della magnetizzazione di un campione. Hanno quindi applicato un campo magnetico alternato per smagnetizzare progressivamente ogni campione. “Come un registratore a nastro, stiamo lentamente riavvolgendo la registrazione magnetica del campione“, spiega Mansbach. “Quindi cerchiamo tendenze coerenti che ci dicano se si è formato in un campo magnetico”.
I ricercatori hanno determinato che i campioni non contenevano alcun segno chiaro di un campo magnetico conservato. Ciò suggerisce che o non era presente alcun campo nebulare nel Sistema Solare esterno dove si è formato per la prima volta l’asteroide, oppure che il campo era così debole che non è stato registrato nei grani dell’asteroide. In quest’ultimo caso, il team stima che un campo così debole non avrebbe avuto più di 15 microtesla di intensità.
I ricercatori hanno anche riesaminato i dati di meteoriti studiati in precedenza. Hanno esaminato specificamente le “condriti carbonacee non raggruppate”, meteoriti che hanno proprietà caratteristiche di essersi formate nel Sistema Solare distale. Gli scienziati avevano stimato che i campioni non fossero abbastanza vecchi da essersi formati prima della scomparsa della nebulosa solare. Qualsiasi registrazione del campo magnetico contenuta nei campioni, quindi, non rifletterebbe il campo nebulare. Ma Mansbach e colleghi hanno deciso di dare un’occhiata più da vicino.
“Abbiamo rianalizzato le età di questi campioni e abbiamo scoperto che sono più vicini all’inizio del Sistema Solare di quanto si pensasse in precedenza”, afferma Mansbach. “Pensiamo che questi campioni si siano formati in questa regione esterna distale. E uno di questi campioni ha effettivamente una rilevazione di campo positiva di circa 5 microtesla, il che è coerente con un limite superiore di 15 microtesla”.
Questo campione aggiornato, combinato con le nuove particelle di Ryugu, suggerisce che il Sistema Solare esterno, oltre 7 UA, ospitava un campo magnetico molto debole, che era tuttavia abbastanza forte da attirare la materia dalla periferia per formare infine i corpi planetari esterni, da Giove a Nettuno. “Quando si è più lontano dal Sole, un campo magnetico debole fa molta strada“, nota Weiss. “Si prevedeva che non dovesse essere così forte, ed è quello che stiamo vedendo”.
Il team ha in programma di cercare altre prove di campi nebulari distali con campioni di un altro asteroide lontano, Bennu, che sono stati portati sulla Terra nel settembre 2023 dalla sonda spaziale OSIRIS-REx della NASA. “Bennu assomiglia molto a Ryugu e attendiamo con ansia i primi risultati da quei campioni“, conclude Mansbach.
