Nuestro pequeño vecindario cósmico tiene unos 4.600 millones de años. Pero, ¿sabes cómo fue la formación del Sistema Solar? Aunque pueda parecer sorprendente, es algo que no está completamente claro. Eso sí, tenemos varias ideas que nos ofrecen diferentes perspectivas y respuestas…

La formación del Sistema Solar

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Concepto artístico del Sistema Solar y las órbitas de sus planetas.
Crédito: Harman Smith y Laura Generosa/NASA

Todo comenzó hace unos 4.600 millones de años. En aquel momento, parte de una nube molecular, compuesta por hidrógeno, helio y elementos más pesados, colapsó bajo su propia gravedad. A medida que colapsaba, esa región (llamada nebulosa presolar), comenzó a girar más rápido. Es algo que quizá te resulte familiar. Se debe a la conservación del momento angular. El ejemplo clásico es el de una bailarina sobre el hielo.

A medida que se levanta, y la figura que dibuja es más pequeña, gira más rápido sobre su propio eje. Es el mismo fenómeno. Los sistemas estelares se forman a partir de las nubes moleculares, que son un tipo de nebulosas. En cualquier caso, el Sol (y todas las estrellas) se forman en el interior de nubes moleculares. En una nube molecular hay muchas regiones que pueden colapsar bajo su propia gravedad, todas ellas son posibles cunas de protoestrellas. Algo así como estrellas infantes…

Que terminen convirtiéndose en estrellas (o se queden en un objeto intermedio, como una enana marrón) depende de cuánto material se acumule. Alrededor de estas protoestrellas se suele formar, también, un disco protoplanetario. Tras acumular suficiente material, la protoestrella, del Sistema Solar, comenzó el proceso de fusión, emitiendo un viento solar que ayudó a evitar que siguiese cayendo más material en ella.

De la protoestrella al Sol

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Imagen de una protoestrella.
Crédito: NASA/CXC/SAO

En otras palabras, el Sol acababa de nacer. En el espectro visible, las protoestrellas no pueden verse. Están ocultas por todo ese polvo y gas. Pero sí pueden verse en el espectro infrarrojo. Algo que ha servido para observar muchas protoestrellas de la Vía Láctea y deducir que así se formó la nuestra. El nacimiento del Sol era solo el comienzo de la formación del Sistema Solar. Tras su nacimiento, estuvo rodeado por un gigantesco disco de material durante los siguientes 100 millones de años.

Puede parecer mucho tiempo para permitir la formación del resto de objetos, pero en términos astronómicos no es el caso. Es más bien poco. Porque, mientras el Sol se calentaba, el gas a su alrededor se evaporaba rápidamente. Por lo que los planetas y lunas, en pleno proceso de formación, no tuvieron mucho tiempo para poder acumular todo su material. Aquí llegamos a la gran pregunta… ¿cómo fue esa formación?

El nacimiento del Sol está bastante claro. Es algo que se ha podido observar con facilidad en otros lugares de la galaxia. Pero hay varios modelos para intentar describir cómo se formaron los planetas, y todos presentan sus propias ventajas y desventajas. Puede parecer sorprendente, pero es un recordatorio de que hay muchas cosas, incluso sobre nuestro hogar, que todavía no hemos llegado a comprender.

Desde lo pequeño a lo grande

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Júpiter, observado por la sonda Juno.
Crédito: Astrobitácora/Alex Riveiro

Por un lado, tenemos el modelo de acreción del núcleo, que funciona muy bien para explicar cómo se formaron los planetas rocosos, pero no tanto con los gigantes gaseosos. La acreción, por cierto, no es más que el proceso de acumulación de material por su gravedad mutua. En este modelo, tras la formación del Sol, el resto del material comenzó a acumularse. Las partículas pequeñas fueron uniéndose unas a otras, por la gravedad, formando partículas cada vez más grandes.

El viento solar expulsó el hidrógeno y el helio de las regiones más cercanas. De manera que cerca de la estrella solo quedaban los materiales más pesados, rocosos, que se acretarían y desencadenarían la formación de los cuatro planetas terrestres que todos conocemos: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. A decir verdad, el modelo parece tener sentido… En las regiones más lejanas, allá donde el viento solar no era tan intenso, los elementos ligeros sí pudieron acretarse y formar los gigantes gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Es decir, con todo esto, explicaríamos la formación de planetas, asteroides, lunas… Además, hay diferentes observaciones, a lo largo de los últimos años, que parecen confirmar que este modelo podría ser el bueno. En 2005 se descubrió el exoplaneta HD 149026 b (concepto artístico en la imagen) que destaca por tener un núcleo planetario gigantesco. Así que es posible que este método de acreción de planetas funcione y sea, realmente, el principal mecanismo de formación de planetas en el universo.

Desde lo más grande a lo pequeño

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Mercurio visto por la sonda Messenger en 2008
Crédito: NASA

Pero como decía, no es un modelo completamente satisfactorio. Plantea muchas dudas respecto a los planetas gigantes. Eso nos lleva al segundo modelo sobre la formación del Sistema Solar. Lo conocemos como el modelo de inestabilidad del disco. Porque, para que se pueda formar un planeta gigante, hace falta que sea capaz de acumular material de una manera muy rápida. Según los modelos, es un proceso que lleva millones de años, y no encaja con el de acreción del núcleo.

A fin de cuentas, es más tiempo del que los elementos ligeros debieron estar disponibles para la formación. Además, el modelo de acreción plantea otro problema, el de la migración de planetas. Porque los protoplanetas podrían precipitarse contra el Sol poco después de formarse. Los planetas gigantes deben formarse muy rápido. El disco de gas alrededor del Sol quizá duro unos 4 o 5 millones de años. En el modelo de inestabilidad del disco, se plantea que, en la infancia del Sistema Solar, se formaron acumulaciones de polvo y gas muy rápido.

Con el paso del tiempo, esas acumulaciones se compactaron en planetas gigantes. En este modelo, los planetas gigantes se pueden formar muy rápido. En tan solo 1.000 años, permitiendo que atrapen todo ese gas antes de que se evapore. Además, alcanzarían una órbita estable rápido. Este modelo da una explicación satisfactoria a la formación de planetas gigantes. Pero para poder saber si es el correcto, hay que estudiar planetas, tanto en el Sistema Solar como fuera, para comprender mejor cómo pudieron formarse. Ya sabéis, la respuesta es más ciencia.

La formación del Sistema Solar a golpe de guijarro

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Saturno (en color natural) fotografíado en su equinoccio, que tuvo lugar en 2009.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute Image

El tercer modelo es el de acumulación de guijarros. Uno de los principales retos de la formación de planetas es explicar cómo los gigantes gaseosos pueden formarse lo suficientemente rápido para poder atrapar los elementos más ligeros que componen sus atmósferas. Este modelo, bastante reciente, propone que objetos pequeños, de apenas centímetros de tamaño, pueden unirse rápidamente para formar planetas gigantes en un período de tiempo muy corto.

Es un modelo interesante porque parte de una estructura sencilla y llega a planetas gigantes. Hasta hace poco, se había pensado que esos guijarros podían ser, simplemente, restos sin valor que no eran importantes en la formación de los planetas. Pero aquí se propone algo diferente y muy interesante. Para comprenderlo mejor, imagina el siguiente escenario, que nos ayudará a visualizar mejor el proceso.

Imagina que tenemos objetos de tamaño medio y grande, en ese disco protoplanetario. Los objetos más grandes expulsan a los medianos de la región de guijarros, permitiendo que acumulen material todavía más rápido y crezcan más, formando los núcleos de los planetas gigantes. Es algo así como una especie de selección natural cósmica. Los fragmentos más grandes (los más fuertes en la naturaleza, dicho de otro modo) son los que sobreviven.

Otras posibilidades

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Neptuno, observado por la sonda Voyager 2.
Crédito: NASA

Además de estos tres modelos, hay otras consideraciones que debemos tener en cuenta. En un principio, se creía que los planetas se formaban, más o menos, en la misma región en la que están en la actualidad. Algo que los exoplanetas nos hicieron entender que no era así. En 2005, se publicaron varios estudios que sugerían que los gigantes gaseosos tenían órbitas casi circulares y mucho más cercanas al Sol que hoy en día.

Estaban rodeados por un gigantesco disco de hielo y roca, que llegaría hasta lo que es hoy la órbita de Neptuno. Es decir, es otro modelo de posible formación del Sistema Solar, al que conocemos como modelo de Niza (sí, como la ciudad francesa), porque allí es donde se propuso. A medida que los planetas interaccionaban con esos objetos más pequeños, dispersaron la mayoría hacia el Sol. Ese proceso provocó, en consecuencia, que intercambiasen parte de su energía, provocando que Saturno, Neptuno y Urano se fuesen moviendo a las afueras del Sistema Solar.

En algún momento, aquellos pequeños objetos llegaron hasta Júpiter, y su gravedad les afectó enormemente. Hay dos posibilidades: o bien terminaron en los bordes exteriores del Sistema Solar o, directamente, fueron expulsados. En cualquier caso, el movimiento entre Júpiter y Saturno provocó que Neptuno y Urano tuviesen órbitas más excéntricas (es decir, menos circulares). Eso provocó que atravesasen más discos de hielo.

Una señal de posibles planetas…

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Concepto artístico del Planeta Nueve, un mundo que sería unas 10 veces más masivo que la Tierra.
Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Parte de ese material, según el modelo, se precipitaría contra los planetas rocosos, y otra parte sería alejada, creando la región que conocemos como el Cinturón de Kuiper (el hogar de planetas enanos como Plutón o Eris). A medida que se alejaban, Neptuno y Urano cambiaron de posición. Eventualmente, las interacciones con los restos que quedaban hicieron que terminasen teniendo órbitas más circulares a medida que llegaban a la posición en la que se encuentran en la actualidad.

Pero aún hay más. Según este modelo, es posible que hubiese algún planeta masivo, en la formación del Sistema Solar, que fuese expulsado de esta región. O, quien sabe, que pudiese terminar en una órbita mucho más lejana que la del resto, como la del posible Planeta Nueve (si es que existe). Su hallazgo sería interesante. Si se confirmase, entonces tendríamos una supertierra (o quizá un minineptuno) en nuestro mismo sistema.

Es un tipo de exoplaneta que es muy común en otros lugares de la Vía Láctea. Sin embargo, no hay ninguno aquí, y eso hace que, en cierto modo, sea una anomalía. Es posible que, en la formación del Sistema Solar, las interacciones gravitatorias terminasen expulsándolo. En ese caso, se habría convertido en un planeta errante. Es decir, orbitaría alrededor del centro de la galaxia. También puede que, simplemente, esté en las afueras, y por eso no lo hayamos detectado.

El misterio del agua

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Una de las teorías es que la vida pudo aparecer en fuentes hidrotermales en las profundidades del mar (como la de esta imagen).
Crédito: NOAA

En cualquier caso, todavía nos queda otra incógnita por resolver. Algo en lo que la Tierra destaca por encima del resto de planetas. ¿Sabes qué? el agua. Algo que, ademas, pudo ser esencial para la vida. El principal problema de la ubicación de la Tierra es que era demasiado cálida para poder recoger ese agua durante la formación del Sistema Solar. Algo que podría hacer pensar que, quizá, llegó a la Tierra algún tiempo después (quizá durante el Bombardeo Intenso Tardío).

Pero no está claro de donde pudo venir ese agua. En un principio, se pensó que la fuente podían ser los cometas. Sin embargo, hay diferentes misiones que han revelado que la composición de los cometas en las afueras del Sistema Solar no encajan con la de la Tierra. Otra posibilidad es que provengan del Cinturón de asteroides. Algunos meteoritos muestran signos de que, poco después de su formación, el agua, de alguna manera, interaccionó con sus superficies.

Hay otra posibilidad que también resulta muy intrigante. ¿Y si nos equivocamos? Según algunos científicos, es posible que la Tierra no fuese tan cálida como para no poder capturar ese agua. Todo dependería de si el planeta se formó lo suficientemente rápido para recoger el agua de los granos helados antes de que se evaporase. No es descabellado. En este escenario, Venus y Marte se habrían visto expuestos al agua de la misma manera.

Planetas que terminaron en una situación muy diferente

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Concepto artístico del júpiter caliente NGTS-1b.
Crédito: University of Warwick/Mark Garlick.

Sin embargo, el aumento de temperaturas en Venus, y la evaporación de la atmósfera en Marte, provocó que se convirtiesen en los mundos áridos que conocemos en la actualidad… En definitiva, que como puedes ver, hay muchas cosas que todavía no sabemos, ni siquiera de la formación del Sistema Solar. Eso sí, obtendremos esas respuestas en el futuro. Quizá sea en los próximos años, o en las próximas décadas. Porque el estudio de exoplanetas ayudará mucho.

Con cada sistema que descubramos, no solo tendremos una mejor comprensión de la formación de planetas (por ejemplo, en otros sistemas también abundan los gigantes gaseosos cerca de sus estrellas, los llamados «júpiteres calientes», como NGTS-1b), también de cómo evolucionan en sus primeras fases. No solo es una misión apasionante por la posibilidad de encontrar vida en otros lugares del universo.

También porque, en definitiva, no deja de ser una llave para conseguir mejorar nuestro conocimiento incluso sobre el lugar en el que vivimos. Aunque podría parecer lo contrario, todavía nos quedan muchas cosas por descubrir en el cosmos. Habrá que prestar mucha atención a lo que nos deparen los descubrimientos de los próximos años. La búsqueda de exoplanetas podría ayudarnos a avanzar también en nuestro hogar…

Puedes ver este artículo, también, en mi cuenta de Twitter en forma de hilo.