viernes, 30 de enero de 2009

¿Cómo se formó el sistema solar?

Al observar los planetas del sistema solar, y advertir tantas diferencias entre ellos, podrías llegar a la conclusión de que no pertenecen a la misma familia y si son hermanos serían adoptados más que hermanos de sangre. Sin embargo, esto no no es así. La historia del nacimiento del sistema solar explica los vínculos de sangre entre los hermanos, todos se formaron en la misma nube molecular que colapsó para formar el Sol. Podrías pensar también que estos cuerpos tan diferentes están esparcidos por todo el sistema solar sin ton ni son. Pero trata de mover una pieza del sistema solar actual o trata de añadir algo más y el edificio entero se vendrá abajo. Entonces ¿cómo se formó esta delicada arquitectura?

Disco de formación planetaria de la estrella Beta pictoris. La materia forma un disco delgado a partir del cual se forman los planetas

Cuando nuestro sol se formó el solo se tragó el 99,8% de la materia de la nube de polvo y gas que le rodeaba. De acuerdo con el modelo generalmente aceptado, el material restante fue esculpido por la gravedad en forma de un delgado disco de gas y polvo rodeando la estrella recién nacida (ver ilustración inferior). Mientras los granos de polvo de este disco orbitaban el sol, colisionaron y progresivamente se condensaron aglomeraron en cuerpos mayores. Al iniciarse la fusión del hidrógeno la región más interna del disco en el sol, empezó a soportar un intenso calor, de forma que solamente los metales y los minerales formados por sindicatos con altos puntos de fusión pudieron permanecer en estado sólido. Los cuerpos en esta región solamente podrían alcanzar un cierto tamaño, produciendo los cuatro planetas rocosos del interior de nuestro sistema solar: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.

Acción del calor solar en el sistema solar interior

Sin embargo, estas restricciones no existían más lejos, más allá de la "línea del hielo" dónde el metano y el agua están también presentes como sólidos. En esta región y los planetas podían desarrollarse y crecer a mayores tamaños, hasta ser lo suficientemente grandes para acretar moléculas de gas, principalmente hidrógeno, antes que la creciente energía del sol separase estas moléculas. De esa manera es como los gigantes Júpiter y Saturno se formaron, y más allá en condiciones todavía más frías los gigantes helados Urano Neptuno. Esa es la razón por que los astrónomos esperan que estos planetas tengan también núcleos rocosos por debajo de sus capas fluídas.

¿cómo podrían aglomerarse rocas en un ambiente con gas que tendiera a disgregarlas?

Hasta ahora, todo está bastante claro. Pero cuando consideramos ciertos detalles, el modelo de acreción presenta problemas, según dice Alessandro Morbidelli el observatorio de Niza en la costa azul en Francia. Para comenzar nadie sabe exactamente cómo rocas de 1 m de diámetro pudieron aglomerarse en cuerpos de decenas de kilómetros de diámetro. Los objetos sólidos de ese tamaño hubieran sido afectados por la presión del gas que le rodeaba de forma que hubieran perdido velocidad y habrían descrito trayectorias espirales en dirección al sol antes de que pudieran unirse. Una idea prometedora propuesta para resolver este problema, es que dentro de la nebulosa de gas existírian zonas determinadas donde la turbulencia del gas producía vórtices de baja presión en los cuales la rocas podían unirse y coagularse.

Fases de la formación del sistema solar. La última fase explica gráficamente la teoría de la migración planetaria propuesta por Morbidelli y otros (click para ampliar)

Un problema parecido existe en los planetas gigantes. Los núcleos sólidos deberían haberse aglomerado en la presencia de gas que posteriormente acretarían. El riesgo de que estos planetas fueran desplazados hacia el sol está ilustrado en el ejemplo de los "hot Jupiters" que hemos descubierto en otros sistemas planetarios. Estos planetas son de aproximadamente el mismo tamaño que Júpiter, pero que orbitan en torno a sus estrellas a una distancia igual a la de la Tierra o incluso más cerca. Si hubiera sucedido algo parecido en nuestro sistema solar podría perfectamente haber sucedido que la Tierra y los demás planetas interiores podrían haber sido eyectados fuera del sistema solar también, aunque no existe certeza en esta conclusión.

De acuerdo a Phil Armitage en la Universidad de Colorado en Boulder, no existen muchas señales de algo parecido a esta dramática situación en nuestro entorno. Nuestra masiva Luna podría resultar un indicio de que el sistema solar interior fue durante 100 millones de años mientras se consolidaban los planetas rocosos un entorno muy violento, pero pronto se calmó. En relación a esto existe una teoría desarrollada por Morbidelli y sus colegas, que propone una reconfiguración y expansión del sistema solar exterior unos cientos de millones de años después del nacimiento del sol, cuando una conjunción particular entre las órbitas de Júpiter y Saturno dieron un empujón gravitacional que había empujado a Urano y Neptuno hacia afuera para ocupar las posiciones actuales. Algunos de los cuerpos pequeños que estaban esparcidos por el camino cayeron hacia Júpiter y su inmensa gravedad podría abrir eyectado parte de ellos del sistema solar. En el espacio profundo, estos fragmentos sin acretar habría formado a la hipotética nube de Oort, una región remota de dónde proceden los cometas de largo periodo.

Los efectos de esta última perturbación gravitacional del sistema solar podrían haber sido una afectación del cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, que hubiera creado el último gran bombardeo que sufrió la Tierra hace unos 4000 millones de años con enormes impactos de meteoritos, 500 o 600 millones de años después de la formación del Sol. Desde entonces, sin embargo, los objetos que constituyen nuestro sistema solar se habrían asentado en un equilibrio dinámico mucho más tranquilo hasta llegar a nuestra ventajosa situación actual.

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1 comentario:

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