El Sofista

La génesis caótica de los planetas (6ta. parte)

Continuación del artículo de Douglas N. C. Lin publicado en la revista Scientific American del 12 de mayo de 2008, cuya primera parte traduje aquí.


7. La conformación de planetas similares a la Tierra
Tiempo: De 10 millones a 100 millones de años.

Los científicos planetarios esperan que los planetas similares a la Tierra prevalezcan más que los gigantes gaseosos. Mientras que la gestación de un gigante gaseoso involucra un fino balance de efectos competitivos, la formación de los planetas rocosos debe ser bastante robusta. Sin embargo, hasta que descubramos Tierras extrasolares tendremos que depender del Sistema Solar como nuestro único caso de estudio.

Los cuatro planetas terrestres —Mercurio, Venus, Tierra y Marte— están constituídos en su mayor parte por materia con un punto alto de ebullición como el hierro y las rocas de silicato, lo que señala que se formaron dentro del límite de la nieve y no emigraron de manera significativa. En este rango de distancias, los embriones planetarios en un disco gaseoso pueden crecer hasta un 0,1 de la masa de la Tierra, no mucho más grande que Mercurio. Para crecer más es necesario que las órbitas de los embriones se crucen, de manera que puedan colisionar y unirse. Eso es bastante fácil de explicar. Luego de que el gas se evaporó, los embriones poco a poco desestabilizaron las órbitas de los demás y, en un lapso de pocos millones de años, las hicieron lo suficientemente elípticas como para que se intersecten.

Lo que es más difícil de explicar es cómo el sistema se autoestabilizó otra vez y qué fue lo que estableció órbitas casi circulares a los planetas terrestres en su día. Una pequeña cantidad de gas remanente pudo haber causado esto, pero si había gas, en principio tendría que haber impedido que las órbitas se hicieron inestables. Una idea es que luego de que los planetas estaban casi formados todavía quedaba un enjambre sustancial de planetesimales. Durante los siguientes 100 millones de años, los planetas barrieron algunos de los planetesimales y desviaron al resto hacia el Sol. Los planetas transfirieron su movimiento aleatorio a los planetesimales condenados y entraron en órbitas circulares o casi circulares.


En la imagen (clic para ampliar): Razonamiento no circular. En el interior del Sistema Solar, los embriones planetarios no pueden crecer por el barrido del gas sino que deben colisionar entre sí. Para esto, sus órbitas deben intersecar y para intersecar algo debe descolocarlas de sus órbitas circulares originales.

Otra idea es que la influencia de gran alcance de la gravedad de Júpiter fue la causa de la emigración de los planetas terrestres emergentes, lo que los puso en contacto con nueva materia. Esta influencia habría sido más fuerte en zonas de resonancia especiales, las que con el tiempo se movieron hacia el interior mientras la órbita de Júpiter llegaba a su forma definitiva. La datación por radiometría señala que los asteroides se formaron pronto —4 millones de años luego de la formación del Sol—, luego se formó Marte —10 millones de años después— y luego la Tierra —50 millones de años más tarde—, como si una onda provocada por Júpiter hubiera barrido al Sistema Solar. A falta de restricciones, su influencia habría empujado a todos los planetas terrestres a la órbita de Mercurio. ¿Cómo evitaron ese desenlace desafortunado? Quizá crecieron muy masivos para que Júpiter pudiera moverlos significativamente, o quizá gigantescos impactos los enviaron más allá de la influencia de Júpiter.

Dicho esto, la mayoría de los científicos planetarios no piensan que el rol de Júpiter fue decisivo en la formación de los planetas rocosos. La mayor parte de las estrellas parecidas al Sol carecen de planetas del tipo Júpiter y a pesar de eso todavía tienen escombros polvorientos, una señal de la presencia de planetesimales y embriones planetarios que pueden conformar mundos parecidos a la Tierra. Una pregunta importante que los observadores deben responder en la próxima década es cuántos sistemas tienen planetas como la Tierra pero no como Júpiter.

En el caso de nuestro planeta, el momento decisivo fue de 30 millones a 100 millones de años luego de la formación del Sol, cuando un embrión del tamaño de Marte golpeó a la proto-Tierra y expulsó enormes cantidades de escombros que luego coagularon en la Luna. Ese impacto gigantesco no es sorprendente, dada la cantidad de materia que recorría alocadamente el primitivo Sistema Solar, y los planetas similares a la Tierra en otros sistemas también pueden tener lunas. Los impactos gigantescos también causaron la expulsión de la tenue y primitiva atmósfera. La atmósfera actual de la Tierra provino, en su mayor parte, del gas atrapado en los planetesimales que la formaron y que luego fue expelido por los volcanes.

Punto final: Planetas terrestres.

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escrito por el sofista @ viernes, junio 06, 2008