I ricercatori planetari del Politecnico di Zurigo hanno dimostrato che il materiale di cui è composta la Terra proviene esclusivamente dall’interno del nostro sistema solare. Questo getta nuova luce anche sulla storia delle origini del nostro pianeta.
I ricercatori planetari ne discutono da tempo: Da dove proviene il materiale da costruzione con cui si è formata la nostra Terra? Nonostante la sua posizione nel sistema solare interno, ritengono probabile che dal 6 al 40% di questo materiale debba provenire dal sistema solare esterno, cioè oltre Giove.
Per molto tempo si è ritenuto che il materiale proveniente dal sistema solare esterno fosse necessario per portare sulla Terra componenti volatili come l’acqua. Ciò significa che durante la formazione della Terra deve esserci stato uno scambio di materiale tra il sistema solare esterno e quello interno. Ma è davvero così?
"Siamo rimasti davvero stupiti"
I ricercatori planetari Paolo Sossi, professore di Planetologia sperimentale, e Dan Bower del Politecnico di Zurigo hanno confrontato i dati esistenti sui rapporti isotopici di vari meteoriti, compresi quelli provenienti da Marte e dall’asteroide Vesta, con quelli della Terra. Gli isotopi sono atomi fratelli dello stesso elemento; hanno lo stesso numero di protoni ma una massa diversa a causa del diverso numero di neutroni.
I ricercatori hanno analizzato questi dati in modo nuovo e diverso, giungendo a una conclusione sorprendente: il materiale di cui è fatta la Terra proviene interamente dalla regione interna del sistema solare.
Il materiale proveniente dal sistema solare esterno, invece, costituisce meno del due per cento della struttura della Terra - o addirittura zero. Lo studio corrispondente è stato appena pubblicato sulla rivista scientifica Nature Astronomy.
"I nostri calcoli chiariscono che il materiale da costruzione della Terra proviene da una riserva uniforme di materiale", afferma Sossi. E il collega Bower aggiunge: "Siamo rimasti davvero sorpresi dal fatto che la Terra sia composta interamente da materiale proveniente dal sistema solare interno e sia chiaramente diversa da tutte le combinazioni di meteoriti conosciute"
Un esperimento di scienza dei dati
Per il loro studio, i due ricercatori hanno utilizzato i dati esistenti su dieci diversi sistemi di isotopi provenienti da meteoriti e li hanno analizzati in combinazione utilizzando uno speciale metodo statistico. Negli studi precedenti, di solito venivano considerati solo due sistemi isotopici.
"Il nostro studio è in realtà un esperimento di scienza dei dati", spiega Sossi. "Abbiamo effettuato calcoli statistici che non vengono quasi mai utilizzati in geochimica, anche se sono uno strumento potente".
La firma isotopica rivela l’origine
Gli isotopi nei meteoriti sono stati a lungo utilizzati dai ricercatori per chiarire l’origine dei corpi celesti, cioè la loro provenienza nel sistema solare. Per molto tempo, tuttavia, la determinazione dell’origine si è limitata ai vari isotopi dell’elemento ossigeno.
Solo all’inizio del 2010 un ricercatore americano ha scoperto che anche gli isotopi di altri elementi, come il cromo e il titanio, potevano essere utilizzati a questo scopo. Ciò ha permesso ai ricercatori di classificare i meteoriti in due classi: non carbonacei, che si sono formati esclusivamente nel sistema solare interno, e carbonacei, che contengono più acqua e carbonio e si sono formati nel sistema solare esterno.
La nuova analisi dimostra che la Terra è composta interamente da materiale non carbonaceo. Lo scambio precedentemente ipotizzato tra i due serbatoi di materiale non è rilevabile.
La Terra si è quindi sviluppata in un sistema relativamente statico, incorporando i pianeti vicini più piccoli durante la sua crescita. Ciò significa anche che la maggior parte degli elementi volatili, come l’acqua, erano presenti anche nel sistema solare interno.
Giove come barriera materiale
Ma perché ci sono due diversi serbatoi di materiale nel nostro sistema solare? I ricercatori ipotizzano che il nostro sistema solare si sia diviso in due serbatoi durante la sua formazione a causa della rapida crescita e delle dimensioni di Giove. La gravità del gigante gassoso ha aperto un varco nel disco protoplanetario che orbitava attorno al giovane Sole. I dischi protoplanetari hanno una forma ad anello, sono composti da gas e polvere e sono il luogo di nascita dei pianeti.
Giove impediva al materiale proveniente dal sistema solare esterno di entrare all’interno. Quanto fosse effettivamente densa questa barriera, tuttavia, non era ancora chiaro - fino ad oggi.
Con la loro analisi, i due ricercatori dimostrano che quasi nessun materiale proveniente da oltre Giove è fluito verso la Terra. "I nostri calcoli sono molto robusti e si basano solo sui dati stessi, non su ipotesi fisiche, che non sono ancora del tutto comprese", sottolinea Bower.
L’analisi mostra anche che, in termini di composizione dei materiali, la Terra si trova su una linea (correlata) con Vesta e Marte. I ricercatori sospettano anche che Venere e Mercurio si trovino sulla stessa linea. "E sulla base della nostra analisi, possiamo anche prevedere teoricamente la composizione di questi due pianeti", afferma Paolo Sossi.
Tuttavia, non può verificare analiticamente la sua affermazione: i ricercatori non dispongono ancora di campioni di roccia di Mercurio e Venere, che sono i più vicini al Sole e, come la Terra, appartengono al sistema solare interno.
Nuova luce sulla storia della formazione
"I nostri risultati gettano nuova luce sulla storia della formazione della nostra Terra e degli altri pianeti rocciosi", è convinto Paolo Sossi.
In una fase successiva, vorrebbe sapere, tra l’altro, perché nel sistema solare interno caldo c’era così tanta acqua da formare gli oceani della Terra. I ricercatori planetari dell’ETH vorrebbero anche scoprire se questi processi possono essere trasferiti ai sistemi di esopianeti.
"Fino ad allora, Dan e io dovremo ancora discutere animatamente sulla composizione materiale della Terra e dei pianeti vicini, perché, nonostante i nuovi risultati, il dibattito scientifico sui materiali che compongono la Terra è tutt’altro che concluso", afferma Sossi.
Riferimento alla letteratura
Sossi PA, Bower DJ. Accrezione omogenea della Terra nel Sistema solare interno, Nature Astronomy (2026), doi: 10.1038/s41550-026-02824-7
