Durante siglos, los astrónomos y científicos han tratado de comprender cómo nuestro Sistema solar vino a ser. Desde entonces, se han aceptado comúnmente dos teorías que explican cómo se formó y evolucionó con el tiempo. Estos son los Hipótesis nebular y el Buen modelo , respectivamente. Mientras que el primero sostiene que el Sol y los planetas se formaron a partir de una gran nube de polvo y gas, el segundo sostiene que los planetas gigantes han migrado desde su formación.
Esto es lo que ha llevado al Sistema Solar tal como lo conocemos hoy. Sin embargo, un misterio perdurable sobre estas teorías es cómo Marte llegó a ser como es. ¿Por qué, por ejemplo, es significativamente más pequeño que la Tierra e inhóspito para la vida tal como la conocemos cuando todos los indicios muestran que debería ser comparable en tamaño? De acuerdo a un nuevo estudio Según un equipo internacional de científicos, la migración de los planetas gigantes podría haber sido lo que marcó la diferencia.
Durante más de una década, los astrónomos han estado operando bajo la suposición de que poco después de la formación del Sistema Solar, los gigantes de gas y hielo del Sistema Solar exterior (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) comenzaron a migrar hacia afuera. Esta es la sustancia del Modelo de Niza, que afirma que esta migración tuvo un efecto profundo en la evolución del Sistema Solar y la formación del planetas terrestres .
Este modelo, llamado así por la ubicación del Observatorio de la Riviera francesa (en Niza, Francia), donde se desarrolló inicialmente, comenzó como un modelo evolutivo que ayudó a explicar las distribuciones observadas de objetos pequeños como cometas y asteroides. Como Matt Clement, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía de HL Dodge en la Universidad de Oklahoma y autor principal del artículo, explicó a Universe Today por correo electrónico:
“En el modelo, los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se formaron originalmente mucho más cerca del Sol. Para llegar a sus ubicaciones orbitales actuales, todo el sistema solar atraviesa un período de inestabilidad orbital. Durante este período inestable, el tamaño y la forma de las órbitas del planeta gigante cambian rápidamente '.
Por el bien de su estudio, que fue publicado recientemente en la revista científicaÍcarobajo el título ' Crecimiento de Marte atrofiado por la inestabilidad temprana de un planeta gigante “, El equipo amplió el modelo Nice. A través de una serie de simulaciones dinámicas, intentaron mostrar cómo, durante los inicios del Sistema Solar, el crecimiento de Marte se detuvo gracias a las inestabilidades orbitales de los planetas gigantes.
El propósito de su estudio también fue abordar una falla en el Modelo de Niza, que es cómo los planetas terrestres podrían haber sobrevivido a una seria sacudida del Sistema Solar. En la versión original del modelo de Niza, la inestabilidad de los planetas gigantes se produjo unos cientos de millones de años después de la formación de los planetas, que coincidió con la Bombardeo pesado tardío - cuando el interior del Sistema Solar fue bombardeado por una cantidad desproporcionadamente grande de asteroides.
Este período se evidencia por un pico en el registro de cráteres de la Luna, que se infirió a partir de una gran cantidad de muestras de las misiones Apolo con fechas geológicas similares. Como explicó Clement:
“Un problema con esto es que es difícil para los planetas terrestres (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) sobrevivir a la violenta inestabilidad sin ser expulsados del sistema solar o chocar entre sí. Ahora que tenemos mejores imágenes de alta resolución de los cráteres lunares y métodos más precisos para fechar las muestras de Apolo, la evidencia de un aumento en las tasas de cráteres lunares está disminuyendo. Nuestro estudio investigó si mover la inestabilidad antes, mientras los planetas terrestres internos aún se estaban formando, podría ayudarlos a sobrevivir a la inestabilidad y también explicar por qué Marte es tan pequeño en relación con la Tierra '.
A Clement se unieron Nathan A. Kaib, profesor de astrofísica de OU, así como Sean N. Raymond de la Universidad de Burdeos y Kevin J. Walsh del Southwest Research Institute. Juntos, utilizaron los recursos informáticos del Centro de Supercomputación para la Educación y la Investigación de OU (OSCER) y el Proyecto de supercomputación Blue Waters realizar 800 simulaciones dinámicas del modelo de Niza para determinar cómo afectaría a Marte.
Estas simulaciones incorporaron evidencia geológica reciente de Marte y la Tierra que indican que el período de formación de Marte fue aproximadamente una décima parte del de la Tierra. Esto ha llevado a la teoría de que Marte quedó atrás como un 'embrión planetario varado' durante la formación de los planetas internos del Sol. Como explicó el profesor Kaib a Universe Today por correo electrónico, este estudio tenía como objetivo probar cómo emergió Marte de la formación planetaria como un embrión planetario:
“Simulamos la“ fase de impacto gigante ”de la formación de planetas terrestres (la etapa final del proceso de formación). Al comienzo de esta fase, el Sistema Solar interior (0.5-4 AU) consiste en un disco de aproximadamente 100 embriones planetarios del tamaño de la Luna a Marte incrustados en un mar de planetesimales rocosos mucho más pequeños y numerosos. En el transcurso de 100-200 millones de años, los cuerpos que componen este sistema chocan y se fusionan en un puñado (típicamente 2-5) cuerpos de masa planetaria rocosa. Normalmente, este tipo de condiciones iniciales simples construyen planetas en órbitas similares a las de Marte que son aproximadamente 10 veces más masivas que Marte. Sin embargo, cuando el proceso de formación de planetas terrestres se ve interrumpido por la inestabilidad del modelo de Niza, muchos de los bloques de construcción de planetas cerca de la región de Marte se pierden o son arrojados al Sol. Esto limita el crecimiento de planetas similares a Marte y produce una coincidencia más cercana a nuestro sistema solar interior real '.
Comparación de tamaño entre la Tierra y Marte. Crédito: NASA
Lo que encontraron fue que esta línea de tiempo revisada explicaba la disparidad entre Marte y la Tierra. En resumen, Marte y la Tierra varían considerablemente en tamaño, masa y densidad porque los planetas gigantes se volvieron inestables muy temprano en la historia del Sistema Solar. Al final, esto es lo que permitió que la Tierra se convirtiera en el único planeta terrestre con vida en el Sistema Solar, y que Marte se convirtiera en el lugar frío, desecado y con una atmósfera tenue que es hoy.
Como explicó el profesor Kaib, este no es el único modelo para explicar la disparidad entre la Tierra y Marte, pero toda la evidencia encaja:
'Sin esta inestabilidad, Marte probablemente habría tenido una masa más cercana a la de la Tierra y sería un planeta muy diferente, quizás más parecido a la Tierra, en comparación con lo que es hoy', dijo. “Debo decir también que este no es el único mecanismo capaz de explicar la baja masa de Marte. Sin embargo, ya sabemos que el modelo de Niza hace un excelente trabajo al reproducir muchas características del Sistema Solar exterior, y si ocurre en el momento adecuado en la historia del Sistema Solar, también termina explicando nuestro Sistema Solar interior '.
Este estudio también podría tener implicaciones drásticas cuando se trata del estudio de sistemas extrasolares. En la actualidad, nuestros modelos de cómo se forman y evolucionan los planetas se basan en lo que hemos podido aprender de nuestro propio Sistema Solar. Por lo tanto, al aprender más sobre cómo los gigantes gaseosos y los planetas terrestres crecieron y asumieron sus órbitas actuales, los científicos podrán crear modelos más completos de cómo los planetas portadores de vida podrían fusionarse alrededor de otras estrellas.
Ciertamente ayudaría a reducir la búsqueda de planetas 'similares a la Tierra' y (¿nos atrevemos a soñar?) Planetas que alberguen vida.
Otras lecturas: Universidad de Oklahoma , Ícaro