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Nuevas simulaciones sugieren que Júpiter se podría haber asegurado su posición como el más poderoso planeta del Sistema Solar “matando” a un prometedor rival

Este trabajo podría explicar por qué el planeta tiene un núcleo relativamente pequeño, y pinta un cuadro espantoso de los inicios del Sistema Solar, cuando “súper-Tierras” masivas y rocosas fueron extinguidas antes de que pudieran convertirse en gigantes gaseosos.

Se cree que Júpiter y Saturno comenzaron su vida como mundos rocosos con la masa de unas pocas Tierras. Su gravedad atrajo entonces el gas de su nebulosa de nacimiento, aportándoles densas atmósferas.

En este panorama, todos los gigantes de gas deberían tener núcleos de aproximadamente el mismo tamaño. Sin embargo, las mediciones de la gravedad basadas en las naves espaciales indican que el núcleo de Júpiter pesa sólo de dos a 10 masas de la Tierra, mientras que Saturno está en 15 a 30.

Nuevas simulaciones realizadas por Shu Lin Li, de la Universidad de Pekín en China, y sus colegas, pueden explicar por qué. Han calculado lo que pasaría si una súper-Tierra de 10 veces la masa de nuestro planeta se hubiese estrellado contra un gigante gaseoso. El cuerpo rocoso, aplastado como una tortilla al chocar con la atmósfera del gigante gaseoso, se hundiría, una media hora más tarde como una bala de cañón en el núcleo del gigante. La energía de la colisión podría haber vaporizado gran parte del núcleo.

A continuación, estos elementos pesados vaporizados se habrían mezclado con el hidrógeno y el helio de la atmósfera del gigante gaseoso, dejando detrás sólo una fracción del núcleo antiguo del gigante de gas. Esto podría explicar no sólo por qué es el núcleo de Júpiter es tan pequeño, sino también por qué su atmósfera es más rica en elementos pesados en comparación con el Sol, cuya composición debería reflejar la de la nebulosa que dio origen a los planetas del Sistema Solar (arxiv.org / abs/1007.4722).

La súper-Tierra pudo haber crecido hasta convertirse ella misma en un gigante en un día más, si no hubiera chocado con Júpiter, dice el coautor del estudio Douglas Lin de la Universidad de California en Santa Cruz. “Puede muy bien haber estado en camino de convertirse en un gigante gaseoso, pero perdió la carrera y fue engullido”, dijo.

Saturno tiene un exceso similar de elementos pesados en su atmósfera. El equipo sostiene que esto podría ser debido a impactos de objetos rocosos más pequeños que la Tierra que se desaceleraron y se rompieron en fragentos antes de llegar al núcleo de Saturno. Las simulaciones del equipo sugieren que esto habría dejado intacto el núcleo, o incluso añadido a su masa los fragmentos llovieron sobre él.

“Es una interesante explicación de por qué puede existir una variedad de masas básicas en los planetas gigantes”, dice William Hubbard , de la Universidad de Arizona en Tucson. “Es una contribución muy útil.”

David Stevenson, del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, dice que tiene “una disposición favorable” hacia esta idea para explicar la diferencia de tamaño de los núcleos. Pero él dice que no es necesaria para explicar el enriquecimiento de elementos pesados en Júpiter, que, como Saturno, podría ser debido a numerosos impactos de objetos rocosos más pequeños .

El nuevo trabajo se suma a la evidencia de que el nacimiento del Sistema Solar fue un asunto violento y caótico, quizá con cinco de los ocho planetas que existen hoy sufriendo impactos de otros objetos del tamaño de planetas, y el resto de objetos no mucho más pequeños. Se cree que las colisiones gigantes dieron lugar a la Luna de la Tierra, lanzaron hacia fuera las capas exteriores de Mercurio, reformaron el hemisferio norte de Marte y pusieron a Urano de lado. Los impactos también pueden haber llevado a Neptuno a adquirir una luna y disminuido la velocidad de rotación de Venus.

El nuevo trabajo refuerza también la idea de que la posibilidad de sufrir colisiones desempeñó un papel importante en la determinación de las propiedades de un planeta. Los planetas que se forman en condiciones similares, como Júpiter y Saturno, pueden acabar con propiedades muy diferentes como consecuencia de dichos accidentes, dice Hubbard.

Las colisiones gigantes podría explicar parte de esa diversidad que se observa no sólo en nuestro Sistema solar, sino también en los sistemas planetarios alrededor de otras estrellas. “Creo que esto debe ser muy común”, dice Lin.

Impactos alienígenas

Las colisiones gigantes alrededor de otras estrellas podrían explicar algunos de los más extraños planetas que han visto hasta ahora.

El tamaño, medido y la masa de algunos exoplanetas indica que tienen atmósferas relativamente insignificantes, pero núcleos extremadamente masivos. El núcleo del recientemente descubierto Corot-13b, por ejemplo, parece poseer la masa de al menos 140 Tierras (arxiv.org/abs/1007.5481).

En 2006, Masahiro Ikoma en el Instituto de Tecnología de Tokio en Japón, y sus colegas, sugirieron que un choque violento entre gigantes de gas podría lanzar lejos gran parte del gas de estos gigantes, y que los núcleos se podrían fundir. Este proceso puede haber creado Corot-13b, así como otro planeta de núcleo pesado llamado HD 149026b.

Las colisiones gigantes podrían haber afectado también otras propiedades de los exoplanetas, como sus órbitas: se piensa que los planetas siguen trayectorias circulares en el nacimiento, pero algunos tienen órbitas muy alargadas. “La gente está empezando a ver esto”, dice Douglas Lin de la Universidad de California en Santa Cruz.

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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