Volver a contar la historia del nacimiento de nuestro sistema solar ha sido muy monótono durante muchos años. Todo comenzó hace miles de millones de años con una nube oscura de gas y polvo que giraba lentamente. La nube se contrajo formando el Sol en su centro. Con el tiempo, ocho planetas y muchos cuerpos más pequeños como . Desde entonces, los planetas giran alrededor del Sol y sus movimientos son tan precisos y predecibles como un reloj.
Según relativamente nueva teoría La inestabilidad del disco y las acumulaciones de polvo y gas están asociadas en las primeras etapas de la vida del Sistema Solar. Con el tiempo, estos cúmulos colapsan lentamente hasta convertirse en un planeta gigante. A medida que los científicos continúen estudiando los planetas dentro del sistema solar, así como alrededor de otras estrellas, comprenderán mejor cómo se formaron los gigantes gaseosos.
Mayoría gran problema porque la principal acumulación es la creación de gigantes gaseosos temporales con la suficiente rapidez como para capturar los componentes más ligeros de su atmósfera. "Mostraron que los guijarros restantes de este proceso de formación, que antes se pensaba que eran intrascendentes, en realidad podrían ser una gran solución al problema de la formación de planetas", dijo Levison.
EN últimamente Los astrónomos están descubriendo hechos que refutan esto. viejo cuento de hadas. En comparación con el diseño de miles de sistemas exoplanetarios descubiertos recientemente, el más rasgos característicos Nuestro sistema solar (sus planetas rocosos interiores, gigantes gaseosos exteriores y la falta de planetas dentro de la órbita de Mercurio) parece bastante extraño. Al simular el pasado en las computadoras, vemos que estas peculiaridades fueron producto de una juventud salvaje. Es necesario reescribir la historia del sistema solar para incluir mucho más drama y caos de lo que la mayoría de nosotros esperábamos.
Levison y su equipo se basaron en esta investigación para determinar con mayor precisión cómo las rocas diminutas podrían formar los planetas que se ven hoy en la galaxia. Mientras que en simulaciones anteriores, los objetos grandes y medianos consumieron a sus primos del tamaño de un guijarro con relativa velocidad constante El modelo de Levison sugiere que los objetos más grandes actuaban más como matones, arrancando piedras de las masas medias para crecer a un ritmo mucho más rápido.
Inicialmente, los científicos creían que los planetas se formaban en la misma parte del sistema solar en la que viven hoy. El descubrimiento de exoplanetas ha sacudido las cosas, demostrando que al menos algunos de los objetos más masivos pueden migrar. gran circulo rocas y hielo los rodeaban, aproximadamente 35 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, un poco más allá de la órbita moderna de Neptuno. Llamaron a este modelo Niza en honor a la ciudad de Francia donde hablaron de él por primera vez.
Nueva opción Las historias hablan de planetas errantes expulsados de sus hogares, de mundos perdidos, que pereció hace mucho tiempo en el ardiente calor del Sol, y sobre gigantes solitarios arrojados a las frías profundidades en el borde del espacio interestelar. Al estudiar estos antiguos acontecimientos y las “cicatrices” que dejaron, como la propuesta de un noveno planeta que podría estar escondido más allá de la órbita de Plutón, los astrónomos están construyendo una imagen coherente de las eras formativas más importantes del sistema solar en el contexto de una nueva comprensión de los procesos cósmicos.
Cuando los planetas interactuaron con cuerpos más pequeños, dispersaron a la mayoría de ellos hacia el sol. El proceso los obligó a intercambiar energía con objetos, enviando a Saturno, Neptuno y Urano hacia el sistema solar. Finalmente, los pequeños objetos llegaron a Júpiter, lo que los envió al borde del sistema solar o fuera de él por completo.
El movimiento entre Júpiter y Saturno llevó a Urano y Neptuno a órbitas aún más excéntricas, enviando a la pareja a través del disco de hielo restante. Parte del material fue arrojado al interior donde impactó. planetas terrestres durante el último intenso bombardeo. Otro material fue arrojado hacia afuera, creando el Cinturón de Kuiper.
Clásico sistema solar
Los planetas son un subproducto de la formación de estrellas, que ocurre en las profundidades de nubes moleculares gigantes que superan en masa a nuestro Sol en 10 mil veces. Las densidades individuales en la nube se comprimen bajo la influencia de la gravedad, formando una protoestrella luminosa en su centro, rodeada por un amplio anillo opaco de gas y polvo: un disco protoplanetario.
A medida que avanzaban lentamente hacia afuera, Neptuno y Urano intercambiaron lugares. Finalmente, las interacciones con los escombros restantes hicieron que la pareja se sumergiera en trayectorias más circulares a medida que alcanzaban su distancia actual del sol. En el camino, es posible que uno o incluso dos planetas gigantes más fueran expulsados del sistema.
“En los primeros días, el sistema solar era muy diferente, con mucho un gran número Planetas, quizás tan masivos como Neptuno, se están formando y esparciendo en diferentes lugares”, dijo Nesvorny en el sitio. El sistema solar no completó el proceso de formación después de la formación de los planetas. La Tierra destaca entre los planetas por su alto contenido de agua, que muchos científicos creen que contribuyó a la evolución de la vida. Pero la ubicación actual del planeta era demasiado cálida para que pudiera recolectar agua en el sistema solar primitivo, lo que sugiere que el líquido que dio vida podría haber sido entregado después de su crecimiento.
Durante muchas décadas, los teóricos han modelado el disco protoplanetario de nuestro Sol, tratando de explicar uno de los las características más importantes Sistema solar: su división en grupos de rocas y planetas gaseosos. Los períodos orbitales de los cuatro planetas similares a la Tierra se encuentran entre Mercurio, de 88 días, y Marte, de 687 días. Por el contrario, los gigantes gaseosos conocidos tienen órbitas mucho más distantes con períodos que van de 12 a 165 años y juntos tienen más de 150 veces la masa de los planetas. grupo terrestre.
Pero los científicos aún desconocen el origen de esta agua. El cinturón de asteroides crea otra fuente potencial de agua. Algunos de ellos mostraron signos de cambios realizados en fechas tempranas sus vidas, lo que insinúa que el agua interactúa con su superficie de alguna forma. El impacto de meteoritos podría convertirse en una fuente más de agua para el planeta.
Recientemente, algunos científicos creen que Tierra primitiva Hacía demasiado calor para recoger agua. Argumentan que si el planeta se formara lo suficientemente rápido, podría acumular agua necesaria de los granos de hielo antes de que se evaporen. Si bien la Tierra se sustentaba en su agua, Venus y Marte probablemente habrían estado expuestos a un fluido importante de manera muy similar. El aumento de las temperaturas en Venus y la atmósfera que se evapora en Marte impidieron que retuvieran agua, pero el resultado fueron los planetas secos que conocemos hoy.
Se cree que ambos tipos de planetas nacieron en un único proceso de formación en el que granos sólidos de polvo, corriendo en el turbulento vórtice de un disco de gas, colisionaron y se pegaron para formar cuerpos de escala kilométrica llamados planetesimales (muy parecidos a los planetas no barridos). piso de su cocina, corrientes de aire y fuerzas electrostáticas hacen rodar partículas de polvo). Los planetesimales más grandes tenían la mayor atracción gravitacional y creció más rápido que otros, atrayendo partículas finas a su órbita. Probablemente a lo largo de un millón de años, en el proceso de ser comprimido desde la nube, el disco protoplanetario de nuestro Sistema Solar, como cualquier otro del Universo, estuvo repleto de embriones planetarios del tamaño de la Luna.
En la sección anterior analizamos la formación de una estrella mediante el colapso de una gran nube de gas. Vale la pena señalar que los ocho planetas de nuestro sistema solar forman dos diferentes grupos; los cuatro planetas más cercanos al Sol forman los planetas terrestres rocosos, y los cuatro planetas más alejados del Sol forman los planetas terrestres gaseosos. ¿Por qué los objetos formados a partir de la misma nube de gas tienen composiciones diferentes? La respuesta está en dónde se formaron estos objetos en relación con estrella madre, nuestro sol.
Después de que la nebulosa solar colapsara para formar nuestro Sol, se formó un disco de material alrededor estrella nueva. La temperatura en este disco protoplanetario no era uniforme. Porque varios materiales condensar en diferentes temperaturas, nuestro sistema solar se forma varios tipos planetas. línea divisoria para diferentes planetas En nuestro sistema solar se llama línea de escarcha. En la simulación siguiente, observe dónde se condensan el hidrógeno y el helio en la nebulosa solar.
El embrión más grande se encontraba directamente detrás cinturón moderno asteroides, lo suficientemente lejos de la luz y el calor del Sol recién nacido, donde se conservó hielo en el disco protoplanetario. Más allá de este “límite de hielo”, los embriones podrían darse un festín con abundantes depósitos de hielo formadores de planetas y crecer hasta alcanzar tamaños enormes. Como de costumbre, "los ricos se hacen más ricos": el embrión más grande creció más rápido que los demás, arrastrándose campo gravitacional la mayoría de hielo disponible, gas y polvo del disco circundante. En apenas un millón de años, este codicioso embrión creció tanto que se convirtió en el planeta Júpiter. Este fue el momento decisivo, pensaban los teóricos, en el que la arquitectura del sistema solar se dividió en dos. Al quedar detrás de Júpiter, los otros planetas gigantes del sistema solar resultaron ser más pequeños porque crecieron más lentamente, capturando con su gravedad sólo el gas que Júpiter no tuvo tiempo de capturar. Y los planetas interiores resultaron ser aún mucho más pequeños, ya que nacieron dentro de la frontera del hielo, donde el disco estaba casi desprovisto de gas y hielo.
Los compuestos de hidrógeno como el agua y el metano generalmente se condensan cuando bajas temperaturas y permanecen gaseosos dentro de la línea de escarcha, donde las temperaturas son más altas. Los materiales rocosos y metálicos más pesados se adaptan mejor a la condensación a temperaturas más altas. altas temperaturas. Así, los planetas interiores están formados casi en su totalidad por roca y metal y forman un grupo conocido como planetas terrestres.
¿Cómo se formaron los planetas terrestres?
despues de mas elementos pesados y los minerales se condensaron en trozos sólidos de roca, todos orbitando alrededor del Sol aproximadamente a la misma velocidad. Como puedes imaginar, las colisiones entre objetos que se mueven a la misma velocidad son menos destructivas que las colisiones entre objetos que se mueven a la misma velocidad. a diferentes velocidades. Por lo tanto, cuando las rocas que orbitan alrededor del Sol se acercan unas a otras, se pegan entre sí con más frecuencia de lo que se destruyen entre sí. Estas piezas crecen gradualmente en un proceso llamado acreción.
Revolución exoplanetaria
Cuando los astrónomos comenzaron a descubrir exoplanetas hace dos décadas, comenzaron a probar teorías sobre la formación del sistema solar a escala galáctica. Muchos de los primeros exoplanetas descubiertos resultaron ser "Júpiter calientes", es decir, gigantes gaseosos, orbitando rápidamente sus estrellas con períodos de sólo unos pocos días. La existencia de planetas gigantes tan cerca de la superficie ardiente de una estrella, donde el hielo está completamente ausente, es completamente contradictoria. pintura clasica formación de planetas. Para explicar esta paradoja, los teóricos han propuesto que los Júpiter calientes se forman muy lejos y luego, de alguna manera, migran hacia adentro.
Cuando son lo suficientemente grandes, la gravedad los fuerza a adoptar formas esféricas. Fuera de la línea de congelación, las temperaturas son más frías y los compuestos de hidrógeno pueden condensarse en hielo. La roca y el metal todavía están presentes en el sistema solar exterior, pero ambos son superados en número y peso por los compuestos de hidrógeno. Así, los planetesimales formados en el sistema solar exterior consisten principalmente en compuestos de hidrógeno con trazas roca y metales. El hidrógeno y el helio no se condensan en la nebulosa solar y son bastante abundantes en grandes objetos en órbita en el sistema solar exterior.
Además, basándose en datos de miles de exoplanetas descubiertos en estudios como los del Telescopio Espacial Kepler de la NASA, los astrónomos han llegado a la alarmante conclusión de que los gemelos del Sistema Solar son bastante raros. El sistema planetario promedio contiene una o más súper Tierras (planetas varias veces tierra grande) con períodos orbitales inferiores a unos 100 días. Y los planetas gigantes como Júpiter y Saturno se encuentran en sólo el 10% de las estrellas, y con menos frecuencia se mueven en órbitas casi circulares.
A medida que los planetesimales exteriores continuaron creciendo, su gravedad aumentó. El material circundante, principalmente hidrógeno y helio, se vuelve cada vez más atractivo para los planetas a medida que crecen en tamaño y los planetesimales se expanden cada vez más.
En las siguientes preguntas respondió la astrónoma Dra. Kathy Imhoff de Instituto Científico telescopio espacial. ¿Todos los planetas tienen estaciones? ¿Qué causa las estaciones? La Tierra está inclinada con respecto a su órbita alrededor del Sol. Por lo tanto, cuando nuestra Polo norte Inclinado hacia el sol, tenemos verano en el hemisferio norte. Cuando polo sur se inclina hacia el sol, tenemos invierno. Por lo tanto, si un planeta está inclinado con respecto a su órbita alrededor del Sol, debe tener estaciones. Venus - 23 grados de inclinación, Tierra - 5, Marte - 24, Júpiter - 3, Saturno - 27, Urano - 98, Neptuno -.
Engañados en sus expectativas, los teóricos se dieron cuenta de que “varios detalles importantes» teoría clásica La formación de nuestro sistema planetario requiere una mejor explicación. ¿Por qué el Sistema Solar interior tiene una masa tan baja en comparación con sus homólogos exoplanetas? En lugar de súper Tierras, tiene planetas pequeños y rocosos, y ninguno dentro de la órbita de 88 días de Mercurio. ¿Y por qué las órbitas de los planetas gigantes cercanos al Sol son tan redondas y anchas?
Pero puedes ver que la mayoría de los planetas tienen inclinaciones como la Tierra, por lo que deben tener estaciones. En invierno sus casquetes polares crecen, en verano se reducen. Júpiter tiene muy poca inclinación, por lo que no experimenta estaciones notables. ¡Pero Neptuno se volvió completamente de lado!
Debe tener muy tiempos extraños del año! ¿Cómo obtuvieron los planetas sus nombres? Cinco de los planetas eran conocidos por la gente hace miles de años. Son lo suficientemente brillantes como para verse a simple vista y moverse con respecto a las estrellas. El nombre del planeta proviene de palabra griega"vagabundo". Dieron nombres a los planetas en honor a algunos de sus dioses. Mercurio era el dios romano del comercio y la astucia, y también el mensajero de los dioses, Venus era la diosa del amor, Saturno era el dios agricultura, y al final todos decidieron quedarse con nombres romanos de la mitología.
Evidentemente, las respuestas a estas preguntas residen en las deficiencias de la teoría clásica de la formación de planetas, que no tiene en cuenta la variabilidad de los discos protoplanetarios. Resulta que un planeta recién nacido, como una balsa salvavidas en el océano, puede alejarse mucho de su lugar de nacimiento. Una vez que el planeta ha crecido, su gravedad comienza a influir en el disco circundante, excitando en él ondas espirales, cuya gravedad ya afecta el movimiento del planeta mismo, creando poderosos efectos positivos y negativos. comentarios entre el planeta y el disco. Como resultado, puede ocurrir un intercambio irreversible de impulso y energía, permitiendo a los planetas jóvenes embarcarse en un viaje épico a través del disco madre.
Entonces, nuevo planeta, finalmente fue nombrado Urano en honor al padre de los Titanes. Fue llamado Neptuno, en honor al dios de los mares. Plutón lleva el nombre del dios del inframundo. La mayoría de las lunas y algunos asteroides también reciben el nombre de mitología romana. ¿Qué descubrió el primer planeta? ¿Qué equipo utilizaron? Desde la antigüedad se conocen cinco planetas: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. Primero nuevo planeta era Urano. Fue descubierto por el astrónomo inglés Sir William Herschel en Herschel, quien fue uno de los primeros astrónomos modernos.
Herschel quería ponerle al planeta el nombre del Rey Jorge, pero a nadie más le gustó, así que lo llamaron Urano. Herschel y su hermana Charlotte utilizaron varios telescopios reflectores, algunos de los cuales se basaron en diseños desarrollados por Sir Isaac Newton. El más grande medía más de 40 pies de largo y tenía un espejo de 48 pulgadas de ancho. Fue tomado con un marco de madera, y se suponía que debían ayudar a los asistentes a moverse a lo largo de cuerdas y poleas. fue lo mas gran telescopio en el mundo hasta 100 años después.
Si tenemos en cuenta el proceso de migración planetaria, los límites del hielo dentro de los discos ya no desempeñan un papel especial en la formación de la estructura de los sistemas planetarios. Por ejemplo, los planetas gigantes nacidos más allá de la frontera del hielo pueden convertirse en Júpiter calientes desplazándose hacia el centro del disco, es decir, viajando junto con el gas y el polvo en espiral hacia la estrella. El problema es que este proceso funciona demasiado bien y parece ocurrir en todos los discos protoplanetarios. Entonces, ¿cómo explicar las órbitas distantes de Júpiter y Saturno alrededor del Sol?
¿Qué planeta se formó primero y cómo se formó? Creemos que todos los planetas se formaron al mismo tiempo. Sin embargo, probablemente el sol se formó primero. El gas y el polvo restantes permanecieron en el disco alrededor del sol. En este disco, el material comenzó a comprimirse y formar "planetesimales". Se trata de pequeños cuerpos rocosos, algo así como asteroides. Chocaron entre sí y finalmente formaron los planetas interiores. Al mismo tiempo, los planetesimales formaron los núcleos de los planetas exteriores Júpiter y Saturno.
Debido a su fuerte gravedad, recogieron una gran cantidad de gas. Urano y Neptuno también hicieron lo mismo, pero había menos gas porque Júpiter y Saturno lo recibieron primero. El cinturón de asteroides puede estar formado por restos de planetesimales que nunca formaron un planeta porque la fuerte gravedad de Júpiter no impidió que se formara.
Cambio de rumbo
El primer indicio de una explicación convincente llegó en 2001 a partir de un modelo informático elaborado por Frederic Masset y Mark Snellgrove de la Universidad Queen Mary de Londres. Simularon la evolución simultánea de las órbitas de Saturno y Júpiter en el disco protoplanetario del Sol. Debido a la masa más pequeña de Saturno, su migración hacia el centro es más rápida que la de Júpiter, lo que hace que las órbitas de los dos planetas se acerquen. Finalmente, las órbitas alcanzan una determinada configuración conocida como resonancia de movimiento medio, en la que Júpiter orbita alrededor del Sol tres veces por cada dos períodos orbitales de Saturno.
Dos planetas conectados por resonancia de movimiento medio pueden intercambiar impulso y energía entre sí, muy parecido a un juego interplanetario de lanzamiento de patatas calientes. Debido a la naturaleza coordinada de las perturbaciones resonantes, ambos planetas ejercen una mayor influencia gravitacional entre sí y sobre su entorno. En el caso de Júpiter y Saturno, este “oscilación” les permitió influir colectivamente con su masa en el disco protoplanetario, creando en él una gran brecha con Júpiter por adentro y Saturno en el exterior. Es más, debido a su mayor masa Júpiter atrajo el disco interior con más fuerza que Saturno, el exterior. Paradójicamente, esto provocó que ambos planetas cambiaran su movimiento y comenzaran a alejarse del Sol. como esto cambio repentino La dirección de migración a menudo se denomina gran virada debido a su similitud con el movimiento de un velero que vira en contra del viento.
En 2011, diez años después del nacimiento del concepto de cambio de rumbo, un modelo informático de Kevin J. Walsh y sus colegas del Observatorio Costa Azul en Niza (Francia) demostraron que esta idea explica bien no sólo la historia dinámica de Júpiter y Saturno, sino también la distribución de los asteroides rocosos y helados, así como baja masa Marte. A medida que Júpiter migraba hacia el interior, su influencia gravitacional capturó y movió los planetesimales en su camino a través del disco, recogiéndolos y empujándolos hacia adelante como una excavadora. Si suponemos que Júpiter, antes de regresar, migró hacia el Sol a la distancia de la órbita actual de Marte, entonces podría arrastrar bloques de hielo. masa total más de diez masas terrestres en la región de los planetas similares a la Tierra del sistema solar, enriqueciéndola con agua y otros sustancias volátiles. El mismo proceso podría haber creado un límite exterior claro en la parte interior del disco protoplanetario, deteniendo el crecimiento del embrión planetario cercano, que eventualmente se convirtió en lo que hoy llamamos Marte.
Ataque a Júpiter
A pesar de que el escenario de cambio de rumbo en 2011 parecía muy convincente, su relación con otros misterios sin resolver nuestro sistema solar, como ausencia total Los planetas dentro de la órbita de Mercurio seguían sin estar claros. Comparado con otros sistemas planetarios, donde las supertierras están densamente pobladas, la nuestra parece casi vacía. ¿Ha pasado realmente nuestro sistema solar? la etapa más importante¿La formación de planetas que vemos en todas partes del Universo? En 2015, dos de nosotros (Konstantin Batygin y Gregory Laughlin) analizamos cómo un cambio de rumbo podría afectar a un grupo hipotético de súper Tierras cercanas al Sol. Nuestra conclusión fue sorprendente: las súper Tierras no habrían sobrevivido al cambio de rumbo. Es notable que las migraciones hacia adentro y hacia afuera de Júpiter puedan explicar muchas de las propiedades de los planetas que conocemos, así como aquellas que desconocemos.
A medida que Júpiter se sumergiera en el sistema solar interior, su influencia arrasadora sobre los planetesimales perturbaría sus ordenadas órbitas circulares, convirtiéndolos en una maraña caótica de trayectorias que se cruzan. Algunos planetesimales debieron haber chocado gran fuerza, rompiéndose en fragmentos que inevitablemente dieron lugar a nuevas colisiones y destrucción. Por lo tanto, la migración hacia el interior de Júpiter probablemente desencadenó una cascada de impactos que destruyeron los planetesimales, reduciéndolos al tamaño de cantos rodados, guijarros y arena.
Bajo la influencia de la fricción de colisión y la resistencia aerodinámica en la región interior gaseosa del disco protoplanetario, los planetesimales destruidos rápidamente perdieron su energía y se acercaron en espiral al Sol. Durante esta caída, podrían fácilmente ser capturados en nuevas resonancias asociadas con cualquiera de las súper Tierras cercanas a ellos.
Así, el cambio de rumbo de Júpiter y Saturno pudo haber provocado un poderoso ataque a la población de los planetas interiores primordiales del sistema solar. Cuando las antiguas supertierras cayeron al Sol, habrían dejado atrás una región desolada en la nebulosa protoplanetaria, que se extendía a períodos orbitales de unos 100 días. Como resultado, la rápida maniobra de Júpiter a través del joven Sistema Solar provocó la aparición de un anillo bastante estrecho de restos rocosos, a partir del cual se formaron los planetas terrestres cientos de millones de años después. La confluencia que dio lugar a esta sutil coreografía eventos aleatorios indica que los planetas pequeños y rocosos como la Tierra (y tal vez incluso la vida en ellos) deberían ser raros en el universo.
Buen modelo
Cuando Júpiter y Saturno regresaron de su incursión en parte interior El sistema solar, el disco protoplanetario de gas y polvo, ya se ha agotado considerablemente. Finalmente, el par resonante de Júpiter y Saturno se acercó a los recién formados Urano y Neptuno, y posiblemente a otro cuerpo de tamaño similar. Al usar efectos gravitacionales La frenada del dúo dinámico de gas capturó a estos pequeños gigantes en resonancias. Entonces cuando mayoría A medida que el gas escapaba del disco, la arquitectura interna del Sistema Solar probablemente consistía en un anillo de escombros rocosos en las proximidades de la órbita actual de la Tierra.
En la región exterior del sistema había un grupo compacto y resonante de al menos cuatro planetas gigantes que se movían en órbitas casi circulares entre la órbita actual de Júpiter y aproximadamente la mitad de la distancia hasta la órbita actual de Neptuno. En la parte exterior del disco, más allá de la órbita del planeta gigante más exterior, en el extremo más frío del sistema solar, se movían planetesimales helados. Durante cientos de millones de años, los planetas terrestres se formaron y los planetas exteriores, una vez inquietos, se establecieron en un estado que podría llamarse estable. Sin embargo, esto aún no ha sucedido. la etapa final evolución del sistema solar.
El cambio de rumbo y el ataque de Júpiter provocaron el último estallido de violencia interplanetaria en la historia del Sistema Solar, aplicó el toque final que llevó la comitiva planetaria de nuestro Sol casi a la configuración que vemos hoy. Este último episodio El llamado bombardeo pesado tardío ocurrió hace entre 4.100 y 3.800 millones de años, cuando el sistema solar se convirtió temporalmente en una galería de tiro. lleno de muchos planetesimales en colisión. Hoy en día, las cicatrices de sus impactos son visibles como cráteres en la superficie de la Luna.
Trabajando con varios colegas en el Observatorio de la Costa Azul en Niza en 2005, uno de nosotros (Alessandro Morbidelli) creó el llamado modelo de Niza para explicar cómo las interacciones entre planetas gigantes podría haber provocado un intenso bombardeo tardío. Donde termina la virada, comienza el patrón de Niza.
Los planetas gigantes situados uno cerca del otro todavía se movían en resonancia mutua y aún sentían la débil influencia gravitacional de los planetesimales helados circundantes. De hecho, estaban al borde de la inestabilidad. Cada influencia individualmente insignificante de los planetesimales exteriores, acumulada a lo largo de millones de revoluciones orbitales a lo largo de cientos de millones de años, cambió poco a poco el movimiento de los gigantes, sacándolos lentamente del delicado equilibrio de resonancias que los conectaban entre sí. El punto de inflexión Ocurrió cuando uno de los gigantes dejó de resonar con el otro, perturbando así el equilibrio y lanzando una serie de perturbaciones caóticas mutuas de los planetas, que desplazaron a Júpiter ligeramente hacia el interior del sistema y a los gigantes restantes hacia afuera. En breve a escala cósmica En el transcurso de varios millones de años, la región exterior del Sistema Solar experimentó una transición abrupta de una órbita casi circular, muy compacta, a una configuración difusa y desordenada con planetas que se movían en órbitas anchas y alargadas. La interacción entre los planetas gigantes fue tan fuerte que uno o incluso más de ellos pudieron haber sido arrojados mucho más allá del sistema solar al espacio interestelar.
Si la evolución dinámica se detuviera allí, entonces la estructura de las regiones exteriores del Sistema Solar correspondería a la imagen que vemos en muchos sistemas exoplanetarios, donde los gigantes se mueven alrededor de sus estrellas en órbitas excéntricas. Afortunadamente, el disco de planetesimales helados que anteriormente había causado desorden en el movimiento de los planetas gigantes ayudó más tarde a eliminarlo al interactuar con sus órbitas alargadas. Al pasar cerca de Júpiter y otros planetas gigantes, los planetesimales gradualmente les quitaron energía. movimiento orbital y así redondearon sus órbitas. Al mismo tiempo, la mayoría de los planetesimales fueron expulsados más allá influencia gravitacional Sol, pero algunos permanecieron en órbitas fijas, formando un disco de “basura” helada que ahora llamamos Cinturón de Kuiper.
Planeta Nueve: La teoría definitiva
Las persistentes observaciones realizadas con los telescopios más grandes nos van revelando poco a poco la inmensidad del Cinturón de Kuiper, demostrando su inesperada estructura. En particular, los astrónomos notaron una distribución peculiar de los más distantes que se mueven en los límites exteriores del área de observación. A pesar de gran diferencia A grandes distancias del Sol, las órbitas de estos objetos están muy agrupadas, como si todos estuvieran experimentando una perturbación común y muy fuerte. Las simulaciones por computadora realizadas por Batygin y Michael E. Brawn del Instituto de Tecnología de California mostraron que tal imagen podría ser creada por un objeto hasta ahora no detectado con una masa diez veces mayor que la Tierra, moviéndose en una órbita altamente excéntrica alrededor del Sol con un período. de unos 20 mil años. Es poco probable que un planeta así se haya formado tan lejos, pero su apariencia allí se puede entender fácilmente si fue arrojado allí durante la juventud del Sistema Solar.
Si se confirma la existencia del noveno planeta, esto reforzará drásticamente las restricciones a la imagen de la evolución de nuestro extraño - con un "agujero" en el centro - Sistema solar y planteará nuevas exigencias a una teoría que podría explicar todas sus características. Los astrónomos ahora están usando telescopios más grandes Tierra, tratando de encontrar esto. planeta misterioso. Su descubrimiento completaría el penúltimo capítulo de un largo y historia compleja sobre cómo intentamos comprender nuestro lugar en el Universo. Y esta historia terminará sólo cuando finalmente encontremos planetas con vida orbitando otras estrellas.
Así como la secuenciación del ADN revela la historia de las antiguas migraciones humanas a través de la superficie de nuestro pequeño planeta, modelado por computadora permite a los astrónomos reconstruir la majestuosa historia de los viajes planetarios a lo largo de los miles de millones de años de vida del sistema solar. Desde su nacimiento en una oscura nube molecular hasta la formación de los primeros planetas, pasando por los devastadores acontecimientos de los cambios de rumbo, el ataque de Júpiter y el modelo de Niza, hasta el surgimiento de vida y conciencia cerca de al menos una de las estrellas en la inmensidad. vía Láctea biografía completa nuestro sistema solar será uno de los logros más significativos ciencia moderna- y sin duda una de las mejores historias jamás contadas.
