El sistema solar primitivo habría sido más caótico de lo que creemos

Los sistemas solares jóvenes son lugares donde reina el caos. En nuestro sistema solar tuvieron lugar colisiones en cascada en las que chocaron de manera repetida rocas, cantos rodados y planetesimales. Ahora, un nuevo estudio basado en trozos de asteroides que chocaron con la Tierra pone fecha a parte de ese caos.

Hace miles de millones de años se formaron los asteroides en el sistema solar. Desde entonces, los astrónomos creen que prácticamente no han sufrido ninguno cambio. Son como una especie de cápsulas del tiempo rocosas que esconden en su interior valiosa información sobre esa época primigenia. Algunos de estos asteroides mantuvieron sus mantos, que protegían el núcleo de la meteorización espacial, pero otros, con tanta colisión, se rompieron, quedándose los núcleos de hierro desnudos, sin el manto aislante. Algunos núcleos, a su vez, se rompieron en pedazos y cayeron a la Tierra. Estas rocas que nos llegaron desde el espacio atrajeron poderosamente el interés de los humanos y, por ejemplo, en el antiguo Egipto Tutankamón fue enterrado con una daga hecha de piedra de meteorito y los inuit fabricaron durante siglos herramientas con pedazos de otro.

Los meteoritos de hierro son objetos muy interesantes desde el punto de vista científico por la cantidad de información que se puede obtener de ellos. Ahora, un equipo de investigadores ha llevado a cabo un estudio basado en meteoritos de hierro en el que ha analizado los isótopos del paladio, de la plata y del platino. El objetivo es saber qué cantidad hay de cada uno para acotar mejor la cronología de ciertos acontecimientos importantes del sistema solar primitivo.

Sistema solar
iStock

"Estudios científicos anteriores demostraron que los asteroides del sistema solar han permanecido relativamente inalterados desde su formación, hace miles de millones de años", dijo Alison Hunt, autora principal del artículo The dissipation of the solar nebula constrained by impacts and core cooling in planetesimals (La disipación de la nebulosa solar limitada por los impactos y el enfriamiento del núcleo en los planetesimales), publicado en Nature Astronomy. "Son, por tanto, un archivo en el que se conservan las condiciones del sistema solar primitivo".

Los investigadores han basado su estudio en el sistema de desintegración 107Pd-107Ag de vida corta. Esta cadena tiene una vida media de unos 6,5 millones de años y se utiliza para detectar la presencia de núclidos de vida corta del sistema solar primitivo. Recogieron muestras de 18 meteoritos de hierro diferentes que en su día formaron parte de los núcleos de hierro de los asteroides. A continuación, aislaron el paladio, la plata y el platino que contenían y utilizaron un espectrómetro de masas para medir las concentraciones de diferentes isótopos de los tres elementos. Un isótopo concreto de la plata ha sido clave en esta investigación.

Durante los primeros millones de años de la historia del sistema solar, los isótopos radiactivos en descomposición calentaron los núcleos metálicos de los asteroides. Al enfriarse y descomponerse más isótopos, se acumuló un isótopo de plata (107Ag) en los núcleos. Los investigadores midieron su proporción con respecto a otros isótopos y determinaron a qué velocidad se enfriaron los núcleos de los asteroides y cuándo lo hicieron.

Esta no es la primera vez que los investigadores estudian los asteroides y los isótopos. Sin embargo, sí que es la primera vez que se tienen en cuenta los efectos de los rayos cósmicos galácticos (GCR) en las proporciones de los isótopos. Los GCR pueden interrumpir el proceso de captura de neutrones durante la desintegración y pueden disminuir la cantidad de 107Ag y 109Ag. "Nuestras mediciones adicionales de la abundancia de isótopos de platino nos permitieron corregir las mediciones de los isótopos de plata por las distorsiones causadas por la irradiación cósmica de las muestras en el espacio. Así pudimos datar el momento de las colisiones con más precisión que nunca", informó Hunt. "Y para nuestra sorpresa, todos los núcleos asteroidales que examinamos habían sido expuestos casi simultáneamente, en un plazo de 7,8 a 11,7 millones de años después de la formación del sistema solar", dijo Hunt.

Desde el punto de vista de la astronomía, 4 millones de años no es mucho tiempo. Durante ese período, los asteroides medidos se habían quedado sin manto como consecuencia de las colisiones. Al no estar protegidos, los núcleos se enfriaron.

Estudios anteriores han demostrado que el enfriamiento de los núcleos fue rápido, pero no pudieron delimitar el marco temporal con tanta claridad como ahora. Para que los asteroides tengan las proporciones de isótopos que el equipo encontró, el sistema solar tuvo que ser un lugar muy caótico, con un período de colisiones frecuentes que despojaron a los asteroides de sus mantos. "Todo parece haber estado chocando en esa época", dice Hunt. "Y queríamos saber por qué", añade.

Pero ¿por qué hubo un período de colisiones tan caóticas? El artículo da dos posibles respuestas. La primera posibilidad apunta a los planetas gigantes del sistema solar. Si en esa época fueron inestables, podrían haber reorganizado el sistema solar, afectando a cuerpos pequeños como los asteroides y desencadenando un período de más colisiones. Este escenario es el conocido como modelo de Niza.

La segunda posibilidad apunta al evento de arrastre de gas en la nebulosa solar. Cuando el Sol era una protoestrella estaba rodeado por una nube de gas y polvo llamada nebulosa solar. El disco contenía asteroides, y los planetas acabarían formándose allí también. Sin embargo, el disco cambió en los primeros millones de años del sistema solar.

Al principio, el gas era denso, lo que ralentizaba el movimiento de objetos como los asteroides y los planetesimales, pero cuando el Sol se puso en marcha, produjo más viento solar y radiación. La nebulosa solar seguía ahí, pero el viento solar y la radiación la empujaban, disipándola. A medida que se disipaba, se volvía menos densa. El resultado fue que los asteroides se aceleraban y chocaban entre sí con más frecuencia. Para Hunt y su equipo, esta es la explicación a por qué se produjeron las caóticas colisiones.

"La teoría que mejor explicaba esta energética fase inicial del sistema solar indicaba que estaba causada principalmente por la disipación de la llamada nebulosa solar", explicó Maria Schönbächler, coautora del estudio. "Esta nebulosa solar es el resto de gas que quedó de la nube cósmica de la que nació el Sol. Durante unos pocos millones de años, siguió orbitando alrededor del joven Sol hasta que fue arrastrada por los vientos y la radiación solares", explica Schönbächler.

 

Referencia: Hunt, A.C., Theis, K.J., Rehkämper, M. et al. 2022. The dissipation of the solar nebula constrained by impacts and core cooling in planetesimals. Nature Astronomy. DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-022-01675-2

Mar Aguilar

Mar Aguilar

Me hubiera gustado ser médica pero le tengo terror a la sangre. Por eso, escribir sobre salud no me parece mal plan. También me interesa la nutrición. Disfruto viendo vídeos de YouTube con guiris preparando comida saludable y me encantan los animales.

Continúa leyendo