I pianeti hanno cambiato posizione?

Dal punto di vista di un osservatore terrestre, i pianeti sembrano costantemente cambiare posizione nel cielo - un fatto riflesso nella stessa parola "pianeta", che deriva dal greco antico per "vagabondo". Questi moti apparenti possono essere spiegati assumendo che i pianeti si muovano su orbite quasi circolari attorno al sole. Le dimensioni di queste orbite sono rimaste costanti nel corso della storia umana, ma su scale temporali molto più lunghe sono cambiate a causa della migrazione planetaria.

I moti dei pianeti sono governati dalle forze che agiscono su di essi. La più grande di queste forze è la gravità del sole, che mantiene i pianeti nelle loro orbite. Se non fossero coinvolte altre forze, le orbite non cambierebbero mai. In realtà, però, sono coinvolte molte altre forze, chiamate perturbazioni. Questi sono di grandezza inferiore alla gravità del sole, ma abbastanza grandi da far sì che i pianeti cambino la loro posizione per lunghi periodi di tempo. Le perturbazioni includono l'influenza gravitazionale di grandi pianeti come Giove e Saturno, oltre all'effetto cumulativo di collisioni e incontri ravvicinati con asteroidi e comete.

Quando i pianeti si sono formati per la prima volta, circa 4,6 miliardi di anni fa, il sistema solare era ancora pieno di grandi quantità di gas e polvere, sufficienti per esercitare una significativa spinta gravitazionale sui pianeti appena formati. Il gas e la polvere erano concentrati in un disco denso e rotante, e questo è diventato il principale motore della migrazione planetaria nella prima storia del sistema solare. Un effetto del disco è stato quello di attirare i pianeti rocciosi più piccoli - Mercurio, Venere, Terra e Marte - verso il sole.

Anche Giove, il più grande dei pianeti, fu inizialmente tirato verso l'interno. Si fermò quando si trovava all'incirca alla stessa distanza dal Sole di Marte oggi, probabilmente trattenuta dall'influenza gravitazionale di Saturno, il prossimo pianeta verso l'esterno. Giove e Saturno quindi si spostarono di nuovo verso l'esterno, avvicinandosi alle orbite dei pianeti più esterni, Urano e Nettuno, che erano più vicini al sole di quanto lo siano oggi. A questo punto, la maggior parte del gas e della polvere interplanetari si erano dissipati e il ritmo della migrazione planetaria era rallentato per un po'.

Circa 3,8 miliardi di anni fa, non molto tempo prima che la prima vita primitiva apparisse sulla Terra, ci fu una drammatica seconda fase di migrazione planetaria. Questo è stato attivato quando le orbite di Giove e Saturno si sono brevemente bloccate insieme, con Saturno che impiega esattamente il doppio del tempo di Giove per completare un circuito attorno al sole. Ciò ha dimostrato di avere un effetto destabilizzante, non solo su Giove e Saturno, ma anche su Urano e Nettuno. Per compensare questa instabilità, le posizioni di tutti e quattro i pianeti cambiarono rapidamente. Giove migrò verso l'interno, mentre Saturno, Urano e Nettuno migrarono verso l'esterno. Dopo pochi milioni di anni - un breve periodo in termini astronomici - i pianeti si erano stabiliti in posizioni stabili molto vicine a quelle che vediamo oggi.