Luego de algunos millones de años después del inicio de la formación de los planetas, se escucha este diálogo:
-Che, ¿vos creés que todos los planetas ya están formados?
– Mirá, la respuesta corta va a ser NO, no todo. La respuesta larga es que ahora comienza la parte interesante de esta entrega de estos post. Resulta que los planetas gigantes ya están formados, pero los terrestres todavía están en formación porque tardan un poco más en formarse. Todavía hay un poco de gas en el plano de la nebulosa y esto hace que los gigantes emigren hacia el interior hasta casi una unidad astronómica más o menos.
-Ah, mirá vos, ¿y cómo es eso?
-Sí, recordá que la Tierra está a una unidad astronómica del Sol, entonces Júpiter ha migrado, se ha movido hasta una unidad astronómica. Si queremos tener un modelo que nos explique esta formación del sistema solar, este modelo debería explicar que hay cuatro planetas terrestres, cuatro planetas gigantes y dos del tipo Júpiter y otros dos tipos de Neptuno. También habría un cinturón de asteroides entre los planetas terrestres y los gigantes, con una mezcla muy grande de asteroides en la parte interior y exterior del cinturón, y un segundo cinturón en la parte trans-neptuniana.
-¡Qué loco! ¿Y cómo se ve todo eso en los gráficos?
Bueno, en todos los gráficos que vemos acá podemos ver la parte interior del sistema solar con el Sol, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Todos los puntos rojos son asteroides tipos NEA, los verdes son la parte del cinturón de asteroides, y acá tenemos la órbita de Júpiter donde las nubes son las nubes de los troyanos. Y si nos vamos a otra escala, tenemos la órbita de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, y todos estos puntos son los objetos trans-neptunianos descubiertos.
-Che, ¿qué onda con la composición de este cinturón, del cinturón entre Marte y Júpiter?
– Mirá, según los últimos trabajos que se hicieron, hay una banda de material mezclado entre los asteroides. Si los graficamos en rojo, vemos los asteroides tipo silicatos y después los asteroides con otra composición, como los tipo C con la curva azul.
-Ahh, claro. Entonces, para la izquierda tenemos al sol y para la derecha nos vamos alejando hacia Júpiter. Notamos que las curvas rojas van creciendo y luego decreciendo, mientras que las azules tienen un pico máximo más o menos a unas 3 unidades astronómicas.
– ¡Qué interesante! Es impresionante cómo se va variando la composición a lo largo del cinturón
-Che, ¿escuchaste sobre ese modelo exitoso que superó al de Niza? Fue creado por tres investigadores en la ciudad francesa.
-Sí, claro. Explica cómo pudo haber sido el proceso. En este gráfico vemos las órbitas de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, junto a un cinturón de materiales en la parte más externa que afecta sus órbitas.
-Ahh, interesante. Cuando le damos al PLAY, podemos ver cómo se mueven esas órbitas con el paso del tiempo. A los 800 millones de años, que equivalen a unos 64 días en la escala del segundo vídeo, desde la formación del sistema solar alrededor del 5 de marzo, se produce una gran inestabilidad.
-¡Increíble! Al acelerar un poco el tiempo, vemos que las órbitas cambian drásticamente en torno a los 800 millones de años.
-Che, prestá atención que las órbitas están rojo blanco celeste púrpura en este momento.
– Sí, es verdad. Y en un punto, en que hay una gran inestabilidad y muchos de estos objetos son eyectados hacia el exterior y terminan formando la nube de Oort.
– ¡Qué loco! Muchos son inyectados hacia el interior y eso causa el bombardeo tardío que se ven en la Luna con grandes impactos, muchos impactan contra el sol y contra la Tierra por supuesto. Y llamaba la atención al orden de las órbitas: rojo, blanco, púrpura, y celeste.
– Ahí sí, estos dos se han intercambiado quiere decir que Urano se formó más lejos del Sol y luego fue hacia la parte interior y Neptuno, lo contrario.
– ¡Increíble! Cuando pasamos al siguiente paso fue intentar explicar los primeros miles de años faltaba un toque fino para ajustar todas las cosas en este modelo y esos recién en 2011 con el autor del artículo, Walsh, presentó un modelo llamado Grand Tack porque este es el efecto en botes de vela cuando quizás recuerden cuando quieren cambiar la dirección, cambian la dirección de la vela. Pasan la vela hacia el otro lado y eso cambia la dirección directamente. Esto lo que va a pasar con esto que vemos aquí esto es una simulación por ordenador donde podemos ver un gran disco de material en rojo serían las piedras, los silicatos, y luego tenemos la órbita de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
– Che, hay mucho material en azul que serían los objetos con más hielo que están formados más en el exterior.
– Sí, fijate cómo va evolucionando esto. Júpiter se mueve hacia el interior, Saturno también, pero luego de un momento se expande y vuelve Júpiter a la posición final. ¡Es una locura!
– Claro, esto pasa rapidísimo en los primeros 5 millones de años de formación del sistema solar.
– En aquella escala que les mencioné, esto pasa en las 10 primeras horas del 1 de enero de ese año que hemos definido. Y otra cosa que hay que resaltar mucho es la mezcla de material, hay mucho punto rojo mezclado con punto azul en la parte interior.
-¡Exacto! Quiere decir que hubo un transporte de material desde el exterior hacia el interior y por qué también silicatos hacia el exterior y volátiles con mucha agua hacia el interior del sistema solar.
– ¡Qué interesante! Podemos ver un gráfico entonces aquí en el eje vertical cuál es el tiempo y en el eje horizontal, se ve la posición de los planetas el 1 de enero.
-Lo mismo pasa con Saturno, que se mueve hacia el interior muchísimo y después vuelve a ir hacia el exterior hasta su posición actual en 10 unidades astronómicas.
-¿En serio? No tenía idea. ¿Y cuál es la consecuencia de todo eso?
-Bueno, hay asteroides que tienen volátiles en su superficie, entonces ya no podemos hablar de asteroides solo como piedras, sino que se pueden romper.
-Ah, claro! O sea que esos movimientos de Saturno también afectan a los asteroides, ¿no?
– Exactamente, es una locura cómo todo está tan interconectado.
Más conceptos nuevos que surgen de esto:
– La Tierra, como la conocemos, es un planeta seco.
-¿Cómo podés decir una cosa así?
-Fijate en este gráfico tan bonito. Si centralizamos toda la cantidad de agua que hay en la Tierra, podemos resumirla en una esfera de unos 1.300 kilómetros de diámetro.
– Ah, mirá vos. Pero, ¿y el agua dulce?
-Bueno, si solo contamos el agua dulce, podemos juntar toda esa agua en una esfera pequeñita de unos 270 kilómetros de diámetro.
– ¡Qué impresionante! Entonces, todo lo otro es completamente seco.
– Exacto. La Tierra, el agua de la Tierra, está solo en la superficie. Luego voy a hacer otra entrada explicando mejor estos conceptos de la Tierra como un planeta seco.
– Dale, me interesa mucho entender más sobre eso.
Entonces vamos a poner todo en orden:
-Primero, la nebulosa de la cual se forma el sistema solar está “contaminada” por explosiones de supernova que crearon esos elementos más pesados y que dan el material para formar todos los átomos que tenemos nosotros en los planetas, en el cuerpo, en todos lados.
-Ah, mirá vos. Entonces, ¿esa nebulosa forma una estrella de una masa solar, no?
-Sí, exacto. Esa estrella tiene una vida media de unos 8000 millones de años, como nuestro Sol. Y ahora estamos por la mitad de su vida, en 4000 millones de años.
– Y se forman varios planetas, ¿no?
-Sí, se forman cuatro planetas terrestres y cuatro gigantes. Los terrestres están formados de silicatos. Después, están los planetas gigantes que tienen mucho más volátiles.
-¿Y qué pasa con esos planetas gigantes?
– Existe una migración hacia el interior de esos planetas. Es como la imagen de un elefante entrando en una cristalería, se lleva todo por delante y hay una mezcla muy grande de material.
– ¡Qué imagen! ¿Y qué es eso del “Grand Tack”?
– Es el efecto de que Júpiter vuelve hacia el exterior. Eso es consecuencia de la existencia de Saturno.
– ¡Qué increíble cómo se mueve todo!
– Si no existiese Saturno, no hubiese pasado esto y Júpiter quizás estaría cerca de la estrella, como vemos en los planetas extrasolares.
– Ah, claro. Entonces, ¿todo el gas ha caído en los planetas?
– Sí, ya sin gas, la migración hacia el exterior es debida a la interacción con los cuerpos más pequeños. La resonancia con otro planeta, como Saturno, hace que Júpiter haga la limpieza de ese material sobrante.
– Entiendo. Entonces, ¿hay un gran transporte de materia desde el exterior hacia el interior?
– Exacto. Volátiles desde el exterior se transportan hacia el interior, donde hay más presencia de silicatos.
– Qué impresionante cómo todo está tan interconectado y cómo Saturno tiene un papel tan crucial.
En resumen:
– Tenemos que el sistema solar es dinámico, nada está hoy donde se formó originalmente. Hay un gran intercambio de material, la migración de planetas y, por lo tanto, una mezcla de material muy grande.
– Claro, eso significa que hay una dependencia del material disponible para formar los planetas, ¿no?
-Exacto. Los planetas terrestres se forman cerca de la estrella sin volátiles. Además, hay “contaminación” por otras estrellas, por explosiones de supernova más o menos cercanas que traen material de esas estrellas.
-Entonces, ¿podemos comparar nuestro sistema solar con otros sistemas?
– Sí, ya empezamos a comparar nuestro sistema solar con unos 2000 sistemas solares diferentes que hemos encontrado. Y todo esto es gracias a un gran poder de cálculo, donde se pueden simular estas cosas en computadoras.
– ¡Qué interesante! ¿Cómo hacen esas simulaciones?
-Básicamente, cambian variables y ven si el resultado se aproxima más a lo que observamos en el sistema solar. Dicen, bueno, cambio esta variable, cambio aquella otra, y a ver qué pasa.
-Ah, entiendo. ¿Y eso implica colaboración entre diferentes disciplinas, no?
– Sí, exactamente. Los astrónomos tenemos muchas actividades interdisciplinarias. Hablamos con geólogos, con ingenieros de informática, y con muchas otras disciplinas. Nos retroalimentamos entre nosotros.
– Es fascinante cómo todo está tan conectado y cómo distintas disciplinas contribuyen a entender mejor el sistema solar.
Entonces lo nuevo de los últimos 20 años
– La visita de las naves a todos los planetas, incluso a los sistemas de satélites de Júpiter y Saturno, es muy importante. Podemos ver a Júpiter y Saturno como mini sistemas solares.
– Claro, se ha encontrado agua líquida en los interiores de esos satélites, ¿no?
-Sí, en Europa y Ganímedes. Incluso se está hablando de agua líquida en el interior de Ceres. Ya no solo agua, sino agua líquida en el interior de estos objetos.
-¡Qué impresionante! ¿Y en otros cuerpos?
– Hay rastros de hielo en la superficie de Vesta y de otros asteroides. También, un gran hito fue el descenso de naves en otros cuerpos, por ejemplo en Marte hace muchísimos años, y en la Luna, por supuesto.
-Sí, y también en Titán, ¿no?
-Exactamente, y en un cometa. Fue un hito histórico colocar una nave que haya descendido en la superficie de un cometa de 3, 4 o 5 kilómetros de diámetro. Y también en los asteroides tipo NEOs como Itokawa, Ryugu y Bennu.
– ¡Qué logro increíble! Y la detección de planetas extrasolares también nos permite comparar aquellos planetas de otros sistemas solares con el nuestro.
– Así es. Todo esto nos ayuda a entender mejor nuestro propio sistema solar y cómo se compara con los otros.
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