Bombardeados por misterios

La diminuta Tierra, un planeta que podría ocultarse con el pulgar de un astronauta lunar. Crédito: NASA

Personas de todas las culturas han quedado fascinadas por las “manchas” oscuras de la Luna, las cuales parecen formas las figuras de un conejo, ranas, o la cara de un payaso. Con las misiones Apolo, los científicos descubrieron que estas características eran en realidad enormes cuencas de impacto que se llenaron de lava solidificada. Una sorpresa fue que estas cuencas se formaron relativamente tarde en la historia del joven Sistema Solar — aproximadamente 700 millones de años tras la formación de la Tierra y la Luna. Muchos científicos piensan ahora que estas cuencas de impacto dan fe de un enorme pico en la tasa de bombardeo de los planetas – llamado el último gran bombardeo (LHB por sus siglas en inglés). La causa de este intenso bombardeo, sin embargo, está considerada como uno de los misterios mejor preservados de la historia del Sistema Solar.

En una serie de tres artículos publicados en el número de esta semana de la revista Nature, un equipo internacional de científicos planetarios, Rodney Gomes (Observatorio Nacional de Brasil), Harold Levison (Instituto de Investigación del Suroeste, Estados Unidos), Alessandro Morbidelli (Observatorio de la Costa Azul, Francia) y Kleomenis Tsiganis (OCA y Universidad de Tesalónica, Grecia) – unidos por un programa de visitantes cuyo anfitrión era el Observatorio de la Costa Azul en Niza – propusieron un modelo que no solo resuelve de forma natural el misterio del origen del LHB, sino que también explica muchas de las características observadas del extremo del sistema planetario.

La misión lunar Clementine nos mostró el Polo Sur de la Luna. La región central en sombra permanente mostró evidencias anteriores de cráteres de meteoros y de hielo nunca expuesto a la luz solar directa. Crédito: NASA/DOD Clementine

Este nuevo modelo imagina que los cuatro planetas gigantes, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, se formaron en una configuración orbital compacta, la cual estaba rodeada por un disco de pequeños objetos hechos de hielo y roca (comocidos como “planetésimos”). Las simulaciones numéricas del equipo de Niza muestran que algunos de esos planetésimos escaparon lentamente del disco debido a los efectos gravitatorios de los planetas. Los planetas dispersaron estos pequeños objetos a través del Sistema Solar, a veces hacia el exterior y a veces al interior.

“Como nos enseñó Isaac Newton, para cada acción existe una reacción igual y opuesta”, dice Tsiganis. “Si un planeta arroja un planetésimo fuera del Sistema Solar, el planeta se mueve hacia el Sol, solo un poquito, como compensación. Si, por otra parte, el planeta dispersa el planetésimo hacia el interior, el planeta salta ligeramente más lejos del Sol”.

Las simulaciones numéricas muestran que, de media, Júpiter se movió hacia el interior mientras que los demás planetas gigantes se movieron hacia fuera.

Inicialmente, éste fue un proceso muy lento, llevando a los planetas millones de año moverse un poco. Entonces, de acuerdo con este nuevo modelo, tras 700 millones de años, la sitacuión cambió repentinamente. En este momento, Saturno migró al punto donde su periodo orbital era exactamente el doble que el de Júpiter. Esta configuración orbital tan especial causó que las órbitas de Júpiter y Saturno se hicieran repentinamente más elípticas.

“Ésto causó que las órbitas de Urano y Neptuno se volviesen locas”, dice Gomes. “Sus órbitas se transformaron en unas muy excéntricas y empezaron a dispersar gravitatoriamente a las demás – y Saturno también”.

El equipo de Niza argumenta que esta evolución de las órbitas de Urano y Neptuno causó el LHB sobre la Luna. Sus simulaciones por ordenador muestran que estos planetas penetraron muy rápidamente en el disco de planetésimos, dispersando objetos a través de todo el Sistema Solar. Muchos de estos objetos entraron en el interior del Sistema Solar donde salpicaron la Tierra y la Luna con impactos. Además, el proceso completo desestabilizó la órbita de asteroides, los cuales también habrían contribuido al LHB. Por último, el efecto gravitatorio del disco de planetésimos provocó la evolución de Urano y Neptuno a sus órbitas actuales.

“Es muy convincente”, dice Levison. “Hemos realizado unas docenas de simulaciones de este proceso, y estadísticamente los planetas terminaron en órbitas muy similares a las que podemos ver, con las correctas separaciones, excentricidades e inclinaciones. Por lo que, además del LHB, podemos explicar también las órbitas de los planetas gigantes. Ningún otro modelo había conseguido tal cosa antes”.

Hora y media más tarde del Impacto Gigante, basado en el modelo por ordenador de A. Cameron, W. Benz, J. Melosh, y otros. Copyright William K. Hartmann

Sin embargo, hay un obstáculo más que superar. El Sistema Solar contiene actualmente una población de asteroides que siguen esencialmente la misma órbita que Júpiter, pero preceden o siguen al planeta en una distancia angular de más o menos 60 grados. Las simulaciones por ordenador muestran que estos cuerpos, conocidos como “asteroides Troyanos”, se habrian perdido cuando los planetas gigantes cambiaron sus órbitas.

“Estuvimos varios meses preocupados por este problema, que parecía invalidar nuestro modelo”, dice Morbidelli, “hasta que nos dimos cuenta de que si un pájaro escapa de una jaula abierta, otro puede entrar y anidar en ella”.

El equipo de Niza encontró que algunos de los muchos objetos que estaban manejando en la evolución planetaria, y los cuales causaron el LHB, también habrían sido capturados en las órbitas de los asteroides Troyanos. En las simulaciones, los Troyanos atrapados dieron como resultado la distribución orbital de los Troyanos observados, lo cual estaba hasta ahora sin explicación. La masa total pronosticada para los objetos atrapados era también consistente con la población observada.

Tomado globalmente, el nuevo modelo del equipo de Niza explica de forma natural las órbitas de los planetas gigantes, los asteroides Troyanos y el LHB con una precisión sin precedentes. “Nuestro modelo explica muchas cosas que creemos que deben ser básicamente correctas”, dice Mordibelli. “La estructura del Systema Solar exterior muestra que los planetas probablemente tuvieron movimientos después de que terminase la formación de los planetas”.


Fecha original : 2005-05-27

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