Origen e historia evolutiva de la vida (III)

  EL OLIMPO

 

  El Sistema Solar, ese vecindario en el que se halla nuestra casa, la Tierra, es un sistema planetario en el que ocho grandes cuerpos y otros muchos objetos astronómicos orbitan alrededor de una estrella, el Sol, por efecto de la gravedad. Se ubica en la Nube Interestelar Local, localizada en la Burbuja Local del Brazo de Orión, a unos 28 mil años luz del centro de la Vía Láctea.

  Para explicar su formación, hace unos 4.600 millones de años, hay que remontarse a 1644, cuando Descartes propuso que el Sol y los planetas se formaron al unísono a partir del colapso y la condensación de una nube gas interestelar, lo que representa la base de la Teoría Nebular formulada posteriormente por Laplace y Kant. Posteriormente, en 1721, Swedenborg concluyó que el Sistema Solar se originó a partir de la existencia de una gran nebulosa en cuyo centro se concentró la mayor parte de la materia, formando el Sol (más del 98% de la masa total del Sistema Solar), y cuyas condensación y rotación acelerada siguieron generando los planetas y sus satélites. A medida que se contraía la nebulosa, se concentraba la misma cantidad de energía en un espacio cada vez menor, de modo que para conservar el momento angular debía aumentar la velocidad de rotación. 

Esquema de la Teoría Nebular. Cienciakanija.com

  Al principio, el calor que desprendía el Sol era debido a la fricción, pero debido al progresivo aumento de temperatura comenzó a actuar la fusión nuclear; los átomos de hidrógeno se fusionaron y formaron helio, liberando protones en el proceso. Habían nacido los primeros rayos de luz.

 

  Star Wars

 

  El origen del Sistema Solar no puede considerarse pacífico. De hecho, el Sol nació como consecuencia de uno de los acontecimientos más violento del Universo: la muerte de otra estrella. Si una estrella es lo suficientemente grande, explota y se expande antes de morir, y los procesos nucleares acaecidos en su interior fusionan los elementos creados durante su vida (hidrógeno y helio), produciendo elementos más pesados que se esparcen por el Espacio cuando ocurre la explosión. Así se forman los elementos esenciales que se encuentran en la tabla periódica y que no existían en un principio tras el Big Bang.

Explosión de una supernova junto a una nebulosa. controlmindbarcelona.blogspot.com.es

  A raíz estas explosiones nacen las nubes estelares que dan lugar a la formación de nuevas estrellas. Al parecer, la onda expansiva de las supernovas representa una fuerza tan grande que concentra la materia dispersa, de modo que el colapso de la nube de polvo pudo verse inducido por la explosión de una supernova cercana; las ondas de choque comprimieron el gas que se encontraba a años luz de la estrella agonizante, y es ésta compresión la que provocó el nacimiento del Sol.

  Acreción y gravedad

 

  Cuando la materia de la nebulosa estuvo lo suficientemente comprimida, empezó a hacer efecto la fuerza de gravedad, iniciándose el colapso. Los planetas surgieron de la nube de partículas de gas (disco circumestelar protoplanetario) que rodeaba al recién nacido Sol, mas algo tuvo que agolpar la materia, que en aquel momento se encontraba muy dispersa. Ese algo fue la carga electrostática de las partículas del disco protoplanetario, que chocaban entre sí y comenzaban a atraerse.

  Cuando las partículas colisionaban generaban cuerpos cada vez más grandes (acreción), y cuando éstos tenían la suficiente masa, comenzaba a actuar sobre ellos la fuerza gravitatoria, más fuerte que la electrostática, acelerando el proceso. Con el tiempo, esos planetesimales se convirtieron en planetas que, gracias a la acción de la gravedad, mantenían sus órbitas alrededor del Sol y se transformaban en esferas.

  

  Al principio, la materia concentrada alrededor del Sol estaba tan caliente que se encontraba en estado gaseoso, pero a medida que se alejaba de él fue enfriándose y comenzó a condensarse. En el Sistema Solar interno la temperatura era tan elevada que el gas y el hielo no pudieron condensarse, a diferencia de las partículas metálicas. Así surgieron los planetas sólidos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte), más cercanos al Sol, y los gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), más alejados de él. 

Etapas de la formación de un planeta. ediciona.com

  El misterio lunar

 

  La Tierra es el único planeta rocoso que posee un satélite de gran tamaño, el cual representó durante muchos años todo un enigma para los científicos, pues si la Teoría Nebular está en lo cierto, tras la formación del Sistema Solar interno no pudo quedar suficiente materia para la formación de las lunas. La resolución de este problema se produjo cuando la comunidad científica desarrolló otra hipótesis a partir del estudio de los isótopos químicos de la Luna, gracias a lo cual se descubrió que ésta estaba formada en parte por materiales procedentes de la Tierra. 

Recreación de la colisión entre la Tierra y Theia. ies.garciabarros.ccmc.climantica.org

  Surgió así la Teoría del Gran Impacto; la Tierra, en un ambiente de violencia extrema entre los 20 objetos del Sistema Solar primigenio, colisionó con un cuerpo del tamaño de Marte, Theia, hace 4.530 millones de años. El choque fue tan fuerte que miles de millones de toneladas de roca escaparon al Espacio, quedando atrapados por la fuerza gravitatoria de la Tierra y entrando en órbita alrededor de ella. Durante millones de años, esos fragmentos fueron amalgándose hasta convertirse en la Luna.

  La frontera 

 

  Los cuatro planetas internos se encuentran en el interior del Cinturón de Asteroides, y no crecieron más por falta de materia, pues la roca y el metal únicamente representaban el 0,6% de la materia disponible. Además, como se ha comentado con anterioridad, estos planetas no podían acumular gas, pues hacía demasiado calor para que éste se condensara, algo que sí ocurrió en una región más alejada. Detrás del Cinturón de Asteroides se encuentra lo que los científicos denominan Línea de Temperatura Crítica, a unos 450 millones de kilómetros del Sol. Cuando se traspasa dicha línea, hace el suficiente frío como para que se condense el agua, y es ahí donde se formaron los planetas externos, compuestos por un 90% de material gaseoso. Urano, sin embargo, está compuesto por hielo, con una temperatura media de 200ºC bajo cero.

  Hasta 1992 se creía que Plutón (relegado actualmente a la categoría de planeta enano) marcaba el límite del Sistema Solar. Entonces se descubrió un conjunto de cometas (unos 70.000 pedazos de hielo que representan los restos de la formación de los planetas) orbitando a unos 45 millones de kilómetros alrededor del Sol, al que los científicos denominaron Cinturón de Kuiper. A una distancia del Sol 1.000 veces superior se encuentra la misteriosa Nube de Oort, formada por más de un millón de cometas, generados probablemente más cerca del Sol por el mismo proceso que creó los planetas. Sus órbitas pudieron verse forzadas a aumentar por la fuerza gravitatoria de los jóvenes Júpiter y Saturno, quedando situados en los confines del Sistema Solar. A casi un año luz del Sol, los últimos cometas de la Nube de Oort representan el final del Sistema.

Esquema del Sistema Solar actual. taringa.net

  Más allá 

 

  En 1992 se descubrió el primer planeta extrasolar orbitando alrededor de una estrella lejana. Era más grande que Júpiter, lo que suponía una sorpresa, pues resulta imposible la formación de un planeta de semejante tamaño tan cerca de una estrella, por falta de materia. Este problema no sólo afecta a los mundos lejanos, pues volviendo a nuestro sistema solar, queda bastante claro que la teoría que explicaba su formación no es totalmente cierta. Incluso Urano y Neptuno no pudieron formarse donde se encuentran actualmente, ya que no pudo sobrar tanta materia a esa distancia del Sol. Esta es una de las incógnitas que la Teoría Nebular no puede explicar, además de la del Cinturón de Kuiper, que tampoco debería hallarse allí donde se encuentra. Pero el mayor misterio es el de los cráteres de la Luna: todos tienen la misma edad, unos 3.900 millones de años, lo que se sabe gracias a métodos de datación radiométrica empleados en las muestras recogidas en el Programa Apolo.

Bombardeo Pasivo Tardío. elpais.com

  Esos cráteres debieron de producirse, pues, en un período breve de impactos (Bombardeo Intenso Tardío o Cataclismo Lunar), y su estudio sirve como fuente importante para conocer el origen, la estructura y la evolución del Sistema Solar. Decenas de miles de meteoritos debieron de impactar en la Luna durante ese período... y también en la Tierra. Esos meteoritos provenían del Cinturón de Asteroides, pues eran químicamente iguales a ellos. No obstante, la mayoría de asteroides recorre órbitas estables, de modo que debió haber alguna causa que los hiciera adentrarse en el Sistema Solar interno. 

  En el año 2004, Hal Levison propuso una nueva hipótesis, definiendo un nuevo modelo explicativo del nacimiento del Sistema Solar. Según la teoría de Levison, los planetas se formaron en órbitas muy diferentes a las que ocupan hoy y posteriormente cambiaron de posición. Con una serie de simulaciones, demostró que Júpiter y Saturno se atraían cuando sus órbitas se acercaban, pero sus fuerzas se anulaban. Cuando Júpiter giraba alrededor del Sol al doble de velocidad que Saturno ocurrió lo que se conoce como resonancia de dos frente a uno, hace precisamente 3.900 millones de años; su posición hizo que los planetas se agitaran y se movieran y, en lugar de anularse, las fuerzas gravitatorias de ambos planetas tomaron la misma dirección, provocando el crecimiento de sus órbitas hasta la posición que ocupan hoy. Este proceso afectó a Urano y Neptuno, cuyas órbitas comenzaron a cruzarse y sus fuerzas gravitatorias los atraían o los separaban. Así, es probable que cambiaran su posición y expulsaran de sus órbitas a miles de asteroides, unos hacia el exterior y otros hacia el Sol, impactando muchos de ellos en los planetas interiores y en la Luna terrestre.

Momento en el que las órbitas de Júpiter y Saturno crecieron en la misma dirección. National Geographic.

  

  El siguiente vídeo explica de forma breve, pero detallada, todo lo comentado:

 


  Y tras estos superficiales acercamientos a la formación del Universo, al origen de la Vía Láctea y al nacimiento del Sistema Solar, debe abordarse el estudio de la constitución de la Tierra para, más adelante, intentar explicar el surgimiento de la vida. Será próximamente.