Martin Schiller y Martin Bizzarro de la Universidad de Copenhague, y Vera Assis Fernandes del Museo de Historia Natural de Berlín, han propuesto un nuevo modelo del sistema solar para explicar las diferencias en la composición isotópica de los planetas. Los autores rechazan la suposición de que los objetos grandes y pequeños crecieron simultáneamente, pero a ritmos diferentes, y creen que el crecimiento de los cuerpos pequeños terminó antes que el de los grandes.
Casi todos los expertos creen hoy en día que el Sol y los planetas se formaron a partir de una sola nube protoplanetaria. El 99,9% de la masa de este disco cayó sobre la luminaria. Cuando salió el sol, el viento solar arrastró hidrógeno ligero y helio de las inmediaciones de la estrella, por lo que los gigantes gaseosos ahora están más allá de la órbita de Marte.
Bajo los rayos de una estrella joven, el polvo protoplanetario se sinterizó en gránulos llamados condrulos. Al pegarse, estos gránulos formaron pequeñas piedras: condritas. Por cierto, son estos "residuos de construcción" los que representan el 90% de los meteoritos encontrados en la Tierra.
Gradualmente, las condritas se unieron en cuerpos cada vez más grandes: planetesimales. La gravedad les proporcionó una afluencia de material fresco, y estos "embriones" crecieron hasta que el más grande de ellos se convirtió en planetas y el resto en asteroides. Cuando se agotaron las reservas de polvo cósmico en el disco protoplanetario, terminó el crecimiento de cuerpos en el sistema solar.
norte
La teoría clásica asume que todos los cuerpos del sistema solar crecieron al mismo tiempo, pero a ritmos diferentes. Cuanto más masivo sea el cuerpo, más poderosa será su gravedad y más materia circundante recolectará, como resultado, aumentando su tamaño aún más. Este es el principio de bola de nieve o, científicamente, retroalimentación positiva. Esta ley rige el crecimiento de las ciudades (la gente prefiere ir a las megaciudades, donde hay más dinero y oportunidades, lo que las hace crecer aún más), el predominio de los idiomas (cuanta más gente sepa un idioma, más incentivos para aprenderlo), etc.
Sin cuestionar el resto de la teoría, Schiller y sus colegas rechazan este modelo de crecimiento. En su opinión, los cuerpos pequeños no lograron crecer, porque habían terminado antes la adhesión del material (como dicen los expertos, acreción).
Como informa la revista Nature en una revisión del trabajo, los autores se inspiraron en la diferencia en la composición isotópica de diferentes cuerpos en el sistema solar. Es decir, los autores estudiaron la proporción de isótopos de calcio 48Ca y 44Ca en la Tierra, Marte, Vesta y en muestras de tipos raros de meteoritos: ureilitas y angritas.
Si todos los planetas y asteroides se formaron en un solo proceso a partir del mismo polvo cósmico, ¿por qué es diferente la proporción de estos isótopos? Esto generalmente se asocia con diferentes distancias al Sol y, en consecuencia, diferentes temperaturas.
Video promocional:
Sin embargo, los autores encontraron que la proporción de isótopos de calcio depende de la masa del cuerpo celeste. Las masas de la Tierra, Marte y Vesta se conocen a partir de observaciones astronómicas, y los científicos reconstruyeron las masas aproximadas de los objetos, cuyos fragmentos son meteoritos, basándose en las propiedades de los "huéspedes celestiales".
norte
La relación de isótopos 48 Ca / 44 Ca segundo se mide por µ48Ca. Se calcula de la siguiente manera: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca cuerpo celeste - 48 Ca / 44 Ca Tierra) / (48 Ca / 44 Ca Tierra). Debido al hecho de que las diferencias en la composición isotópica son pequeñas, μ 48 Ca se mide en partes por millón (ppm). Por definición, para la Tierra μ 48 Ca = 0, y para otros cuerpos este valor puede ser tanto positivo como negativo.
Schiller y sus colegas sugirieron que la parte interna del disco protoplanetario, ubicada dentro de la órbita actual de Júpiter, tenía valores bajos de μ 48 Ca de aproximadamente menos 150 ppm). Este material fue suficiente para que los planetesimales crecieran hasta el tamaño del cuerpo, la tierra natal de los Ureilitas (200 kilómetros de diámetro).
Luego, algunos de estos cuerpos dejaron de crecer. Los que continuaron creciendo, aumentaron su masa ya debido a que la parte exterior del disco con μ 48 Ca aproximadamente 200 ppm (un valor típico de las condritas que se formaron más allá de la órbita de Júpiter). Por lo tanto, cuanto más tiempo continuaba el crecimiento, mayor era el valor final de μ 48 Ca. Vesta, detenido en un diámetro de 530 kilómetros, tiene menos 100 ppm, Marte menos 20 ppm y la Tierra, como ya se mencionó, tiene 0 ppm.
Sin embargo, ¿cuál fue la fuerza que hizo que algunos de estos cuerpos dejaran de crecer? Esta podría ser una compleja interacción gravitacional entre los "embriones de los planetas", cambiando sus trayectorias. Los planetas actuales, con sus órbitas casi circulares que se encuentran en el plano del disco protoplanetario, vagaron por las regiones más ricas del sistema naciente y, por lo tanto, continuaron creciendo. Los perdedores, sin embargo, empujados hacia fuera para alargarse, y tal vez en un plano diferente de la trayectoria, permanecieron en una dieta de hambre.
La conclusión sobre las diferentes edades de las muestras también se confirma mediante la datación por el contenido de isótopos radiactivos.
Sin embargo, no se puede decir que el nuevo modelo no tenga problemas. Por ejemplo, hay preguntas difíciles para ella en relación con la formación de la luna. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) contó en detalle sobre la colisión de la Tierra con Theia, que dio a luz a nuestro satélite. Por lo general, se cree que Theia era significativamente más pequeña que la Tierra, pero de la teoría de los autores se deduce que chocaron dos cuerpos de la misma masa. Esto no es consistente con algunos hechos conocidos.
Además, existen estudios que demuestran que el influjo de materia desde la parte exterior del disco protoplanetario se detuvo ya en los primeros millones de años de su existencia debido a la formación de Proto-Júpiter. No es fácil explicar la composición de las condritas en el marco del modelo de los autores.
Probablemente, al rompecabezas llamado "Formación del Sistema Solar" todavía le faltan algunas piezas importantes, sin las cuales no se puede construir un modelo que responda a todas las preguntas.
Anatoly Glyantsev
