Capítulo X: La forja del Sistema Solar.

Capítulo X: La forja del Sistema Solar.

  En este nuevo capítulo invito al lector a proseguir viaje, siempre a bordo de nuestra Máquina del Tiempo Imaginaria (MTI). Nos situamos nada menos que hace unos 4.500 millones de años. Estamos en mitad del espacio, pues la Tierra aún no existe, sin embargo está a punto de hacerlo, junto con el resto de nuestro Sistema Solar. En efecto, nos hallamos justo en medio de una nebulosa que flota en mitad de la negrura estrellada de uno de los brazos de nuestra galaxia espiral. En algún lugar cercano (según parámetros galácticos) una estrella ha llegado a la fase final de su vida, agotadas sus últimas reservas de combustible nuclear, y ha colapsado explotando como una supernova con una violencia tal que durante un tiempo ha brillado más que todo el resto de la galaxia (1) y ha asolado sus alrededores con una pavorosa onda de choque. Ciertas pruebas (2) apuntan a que nuestra nebulosa fue sacudida por dicha onda, y tal vez ello fue lo que motivó que parte de ella empezara a colapsar gravitatoriamente sobre si misma. En un principio, sin nada que detuviera a la gravedad, la materia se aglutinó generando presiones y temperaturas cada vez mayores, hasta que estas alcanzaron un nivel tan alto que el hidrógeno, elemento mayoritario de aquella nebulosa y del resto del universo, empezó un proceso denominado fusión nuclear, por el cual dos de sus átomos se unen formando uno de helio. Mediante este mecanismo parte de la masa se transforma en energía (3), la cual expande el gas y logra impedir que prosiga el colapso gravitatorio. A este delicado equilibrio de fuego nuclear empujando hacia el exterior y gravedad hacia el interior, lo denominamos estrella, y en este caso concreto, nos encontramos ante nuestro recién formado Sol.

Esquema de nuestro Sol, para hacernos una idea de las medidas manejadas en el esquema: 1kPa son mil pascales (Pa) y según Wikipedia una persona en pie puede hacer una presión sobre el suelo de unos 15.000 Pa; la densidad del agua es de 1 g/cm³ y 1º kelvin (K) equivale a −273,15 °C. 

Cortesía de http://www.astroyciencia.com/2008/01/29/capas-internas-y-externas-del-sol/

 Por aquel entonces brillaba menos de un 75 % que en la actualidad (4), pero aún así su radiación emitida, la cual conformó un violento vendaval de partículas ionizadas denominado viento solar (5), fue suficiente para alejar gran parte del gas de sus proximidades (6). Lo que ocurrió después, pese a lo mucho que se ha estudiado, sigue siendo controvertido, pero a continuación les ofrezco la teoría más puntera y contrastada sobre ello, el denominado "Modelo de Niza" (7), que tal vez desafíe aquello que creían saber acerca de la forja de nuestro Sistema Solar. Veamos qué es lo que los científicos que han elaborado este modelo creen que pasó:

  El mencionado viento solar alejó el material más voluble (hidrógeno, helio, agua, metano, etc...) lejos del propio Sol. En las cercanías del mismo, solo quedaron los materiales metálicos y rocosos más pesados, como si se tratase de una gigantesca decantación. Además, de modo análogo a una pizza cuando la haces gitar sobre el eje de la punta de tu dedo (quien sea capaz de hacerlo, yo no), todo aquel conjunto de materiales orbitando alrededor del Sol formó un desordenado disco. A esta formación se la conoce como disco de acreción protoplanetario, y se han detectado algunos en estrellas cercanas, los cuales corroboran que nuestras teorías al respecto son correctas.

Recreación artística de un disco de acreción protoplanetario. Vega, una de las estrellas más brillantes del hemisferio norte, localizada en la constelación de la Lira y que normalmente se puede encontrar encontrar fácilmente cerca del cénit incluso si estamos en una ciudad (pero en el hemisferio adecuado), posee uno de estos discos, en el cual podrían estar formándose planetas o incluso haberlos ya. Vega se halla a unos 25 años luz de nosotros.

  A continuación comenzó el famoso proceso de acreción por el cual unos fragmentos del material de la nebulosa colisionaron con otros, generándose una suerte de selección natural a base de mamporrazos por la cual los fragmentos más grandes se "comían" a los más pequeños y solo aquellas órbitas más estables y circulares se veían favorecidas, mientras que las demás arrojaban objetos o bien a la abrasadora superficie del Sol o bien a las frías profundidades del espacio. Poco a poco, esta criba salvaje fue dejando solos a los supervivientes. En lo que se conoce como Sistema Solar interior, estos fueron los denominados "planetas terrestres": Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Pequeños y rocosos, su proximidad al astro rey les impidió hacerse con atmósferas demasiado espesas (recordemos el azote del viento solar). Por contra, en el Sistema Solar exterior el poder del Sol se hacía presente con menos virulencia, con lo cual allí los planetas pudieron empezar a retener más gases (al doble de distancia de la fuente, el viento solar pierde fuerza a la cuarta parte sólo por efectos de dispersión en el espacio). Cuantos más gases adquirían, más poderosa se volvía su gravedad y por lo tanto su capacidad para atraer aún más. Iniciado este proceso, no terminó hasta la aparición de los planetas exteriores, también denominados como gaseosos gigantes o jupiterianos; se trataba de los dos enormes Jupiter y Saturno y los algo más pequeños Urano y Neptuno.

 Bien, hasta aquí lo convencional que todos aprendimos o deberíamos de haber aprendido en la escuela. Ahora empiezan las sorpresas que nos brindan los últimos descubrimientos y simulaciones matemáticas. Los gigantes gaseosos en realidad se formaron en posiciones distintas a las que ocupan hoy en día, muy juntos entre ellos y algo más próximos al Sol. Sin embargo al poco de nacer se enfrentaron a un peculiar handicap: a menudo que iban "limpiando" sus órbitas de todos los objetos menores que se les cruzaban (y asegurando con ello la supervivencia de los planetas interiores, dicho sea de paso (8)), fueron viendo como sus órbitas iban modificándose y alterandose unas a otras a consecuencia de ello. Estaba a punto de empezar un violentísimo episodio que conmocionaría a todo el Sistema Solar. Pero ahora veamos que estaba ocurriendo por aquel momento en nuestro recién surgido planeta.

  Hace unos 4.000-3.800 años, la Tierra había puesto fin a su lucha por la supervivencia en el maremagnun de colisiones de la primigenia formación planetaria (9), y al fin en paz (más o menos), su corteza había logrado solidificarse.

La Luna originalmente lucía mucho más grande en el cielo, puesto que se ha ido alejando gradualmente de nosotros (me remito al siguiente capítulo), y la superficie primigenia de la Tierra no era un lugar muy apto para ir de picnic.

  Los materiales más antiguos conocidos son unos cristales extremadamente resistentes denominados zircones. Los hallados en ciertas regiones de Canadá y Australia han ofrecido una datación de aproximadamente unos 4.400 millones de años (10), lo cual indica que por aquella época ya hubieramos podido posarnos sobre la superficie de la Tierra sin haber tenido que chapotear en un no demasiado refrescante mar de lava. Al mismo tiempo, según el enfriamiento progresaba, el planeta empezó a desgasificarse, es decir, a expulsar sus materiales más ligeros mientras que los más pesados se acumulaba en lo más profundo. El agua formaba parte de estos materiales ligeros, y tras inundar la atmósfera, debió de precipitarse formando los primeros océanos. En ellos tal vez pudo surgir la vida o no. Nunca lo sabremos, pues todo fue devastado por el Gran Bombardeo Tardio.

  Para explicar el origen de dicho bombardeo, dejamos la turbulenta superficie terrestre y viajamos de vuelta al Sistema Solar exterior. Allí, los gigantes gaseosos han seguido modificando sus órbitas de manera gradual del modo visto anteriormente. En primer lugar Júpiter se acercó ligeramente al Sol, mientras que por contra Saturno, Neptuno y Urano se alejaron y en el proceso los tres se juntaron aún más. Llegado un determinado instante la órbita de Saturno entró en resonancia 1:2 con la de Júpiter, es decir, que por cada órbita del primero el segundo hacía dos. Estos periódicos "tirones gravitacionales" de un planeta sobre otro transformó la órbita de Saturno de circular en elíptica y ello le acercó a Neptuno y Urano todavía más de lo que ya estaba. Estos dos últimos, mucho menos pesados que Saturno, fueron acelerados salvajemente, catapultándose a la helada y sombría periferia del Sistema Solar e incluso viendo cruzadas sus órbitas, de tal modo que Urano quedó más cerca y Neptuno más lejos del Sol, como ahora los vemos. Sin embargo, la mencionada periferia no estaba vacía: ya había alguien viviendo allí; en su penumbra dormitaban numerosos cuerpos del denominado Cinturón de Kuiper, compuesto por una multitud de congelados planetoides de los cuales Plutón es el más famoso pero no el más grande.

Es más fácil verlo que explicarlo: en verde la órbita de Júpiter, en amarillo la de Saturno, en azúl claro la de Urano y en azúl oscuro la de Neptuno. Los puntos blancos representan los planetoides del antiguamente ordenado Cinturón de Kuiper. La última imagen, con las órbitas actuales de los planetas, lo dice todo.

  Urano y Neptuno sembraron el caos en el Cinturón de Kuiper. Muchos planetoides fueron lanzados al espacio interestelar por culpa de las gravedades de estos dos planetas, otros chocaron con ellos (Urano orbita actualmente "de lado", tal vez debido a una de estas colisiones), pero los peores fueron los que cayeron sobre el Sistema Solar interior, impactando con los planetas interiores en lo que ya denominamos antes como el Gran Bombardeo Tardío. 

Aquella época no fue un buen momento para estar en la Tierra.

 El lector que mire o haya mirado la Luna (11) puede ver un recuerdo de aquello, sin embargo la Tierra, al ser más grande, se llevó la peor parte. Gran parte de la superficie se licuó y los oceanos se evaporaron de nuevo. Cualquier forma de vida que hubiera podido surgir aquí fue barrida de un plumazo. Podemos decir que nuestro planeta se "reseteó". Pero no fuimos los únicos, quien más quien menos en el Sistema Solar Interior se llevó su parte.

Vesta es el segundo cuerpo en tamaño del cinturón de asteroides, con 530 km de diámetro. Dicho cinturón se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter. Los tirones gravitatorios del segundo impidieron que se juntaran para formar un planeta, aunque de hacerlo no hubieran podido conformar uno demasiado grande, apenas suman el 4 % de la masa de nuestra Luna. Vesta fue especialmente acribillada durante el Gran Bombardeo Tardio, hasta el punto de que el 6 % de los meteoritos que caen en la tierra son fragmentos suyos.

  Venus gira al revés que todos los demás planetas (allí el Sol sale por el oeste y se pone por el este) y su día dura más que su año, quizá un fuerte impacto en aquella época lo alterara de esta manera. Se piensa no obstante, que Neptuno y Urano también nos arrojaron enormes bloques de hielo denominados "cometas" que pudieron haber enriquecido nuestro planeta de agua y otros elementos (12). Sea como sea, la Tierra se recuperó y al cabo de un tiempo volvió a verse inundada de oleados y espumosos océanos, aunque con una atmósfera muy diferente de la actual: 70% de vapor de agua, 24 % de dióxido de carbono y 6% de nitrógeno, más algunas trazas de metano, amoniaco y otros elementos. A pesar de ello, en dichas circunstancias surgió la vida, allá como hace unos 3.500 millones de años. Pero no se alteren, esa historia de momento pertenece al futuro. Aún tenemos al Sistema Solar recién formado, del modo tan caótico que hemos descrito. Nos interesará analizar más detenidamente cómo es y compararlo con los demás sistemas estelares decubiertos hasta ahora. De este modo podremos saber si es o no normal que un planeta como la Tierra y un sistema estelar como el nuestro existan, lo cual desde luego tiene mucho que decirnos sobre cómo de probable es que nosotros estemos aquí y de que "otros" puedan estar por "allá". Sin embargo me temo que se me acaba ya el espacio y habrá que esperar a la semana que viene para ver respondidas estas y otras cuestiones. Hasta entonces, reciban un cordial e intemporal saludo.

Agradecimientos especiales: 

 Una temporada más a Paco Arjonilla, sin cuya corrección y asesoramiento este blog no sería lo que es, entre otras cosas los datos relativos al viento solar son contribución suya.

Notas + webgrafía y bibliografía:

(1) Recomiendo leer el libro de " Cosmos", de Carl Sagan, así como "Un punto azul pálido", su continuación, en donde se describen este y otros asombrosos fenómenos de nuestro universo, no obstante, más información sobre las supernovas en el capítulo VII de este blog.

(2) John Matson, nº 445 de la revista Investigación y Ciencia, en una de cuyas "breaking news" se habla del reciente análisis de ciertos meteoritos que habrían sido calentados y alterados brutalmente con anterioridad al nacimiento del Sol.

(3) Según la famosa ecuación de Einstein E = mc², de nuevo más información en el capítulo VII de este blog.

(4) Todo lo que he podido encontrar sobre el tema del cambio de luminosidad del Sol a lo largo de su historia es el enlace de la Wikipedia que dejo a continuación. Si alguien sabe más del tema, le agradecería la información. http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_solar

(5) En palabras del asesor-corrector de este blog, Paco Arjonilla, << el viento solar es una emisión continua de partículas: protones, electrones, etc. que empuja y afecta electromagnéticamente a lo que se va encontrando. Radiación es más radiación fotónica, que es lo mismo que radiación electromagnética. Es decir, una cosa son las radiaciones electromagnéticas del sol, de la cual la luz visible es una parte de ella, y otra el magnetismo que produce el viento solar y que también es radiación, solo que en lugar de originarse en el sol proviene del movimiento de las partículas ionizadas que forman el viento solar http://es.wikipedia.org/wiki/Viento_solar >>.

(6) Sobre ello, Paco Arjonilla opina lo siguiente: << Creo que es razonable pensar en el viento solar como un flujo de gas iónico en expansión con origen en el Sol >>. Esta explicación nos da una imagen más rigurosa y completa del fenómeno descrito.

 

(7) Para más información sobre el tema busquen "Modelo de Niza" en Google o pídanle a alguien el nº de julio de 2013 de la revista National Geographic, en cuyo artículo "Todo surgió del caos" (escrito por Robert Irion) he basado gran parte de este capítulo.

(8) En efecto, gracias a la acción "barredora" de planetas gigantes como Júpiter y los demás monstruos gaseosos, el sistema solar interior y por ende nosotros nos libramos de gran parte de los protoplanetas primigenios que podrían habernos mandado al cuerno, a despecho en cualquier caso de lo que ocurrió después. En el próximo capítulo lo trateremos con mayor profundidad.

(9) Sobre la enigmática formación de la Luna durante este periodo, hablaremos la semana que viene.

(10) Véase la publicación de la prestigiosa revista Nature: http://www.nature.com/nature/journal/v409/n6817/abs/409175A0.html

(11) GRAIL, una reciente misión de la NASA enviada para estudiar la Luna y cuyas siglas significan Gravity Recovery And Interior Laboratory (o Laboratorio Interior y de Recuperación de Gravedad en castellano), ha aportado datos y pruebas acerca de la época del Gran Bombardeo Tardio, responsable de gran parte de los más enormes cráteres de nuestro satélite. Les dejaría el enlace con la web de la NASA, pero por estar deshabilitada debido a la falta de fondos, deberán de fiarse de mi palabra o consultarla en algún otro momento en el que pueda volver a funcionar.

(12) Hay quien piensa que la vida, o los elementos esenciales para la misma, pudieron formarse en las profundidades del espacio exterior y venir a la Tierra a bordo de un cometa o de algún otro cuerpo celeste. Esta hipótesis se denomina "Panspermia" y tiene muchos seguidores entre la comunidad científica. Para ampliar el punto de vista, enlazo un reciente descubrimiento científico sobre este tema y el podcast del programa de Milenio 3 en donde ello se comenta y discute de un modo muy interesante y quizá algo extravagante. 

 ¿Encontrada vida extraterrestre en la estratosfera? http://www.abc.es/ciencia/20130920/abci-cientificos-britanicos-creen-haber-201309201137.html

 Enlace de Milenio 3 comentando ampliamente la noticia: http://www.ivoox.com/encontrada-vida-extraterrestre-22-09-2013-milenio3-13x03-audios-mp3_rf_2378454_1.html