¿Por qué Marte es un peso ligero?

Los astrónomos sostienen que el Planeta Rojo estaba demasiado lejos de la acción para hacerse grande

Según dos nuevas simulaciones, hubo toda una movida —sacudidas e idas y vueltas— en la parte interna del Sistema Solar. Si los modelos son correctos, este punto de vista nuevo y radicalmente más violento de la formación de los planetas terrestres podría tener consecuencias para comprender varios enigmas, incluyendo por qué Marte no es tan masivo como la Tierra o Venus.

Dos equipos de investigadores que presentaron sus modelos de los inicios del Sistema Solar el 4 de octubre en la reunión anual de la División de la Sociedad Astronómica Americana de Ciencias Planetarias en Pasadena, California, comenzaron su trabajo tratando de hacer frente a un misterio de larga data. De acuerdo con el modelo estándar de formación de los planetas, Marte debería tener de cinco a 10 veces más masa que lo que realmente tiene.

El modelo estándar supone que el disco giratorio de gas, polvo y hielo que rodeaba al joven Sol y desde el cual se condensaron los planetas tenía una distribución de material continua, relativamente pareja. David Minton y Hal Levison, del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado, impugnaron esta hipótesis con un modelo en el que el disco de formación planetaria tenía un hueco aproximadamente a la distancia desde donde ahora reside Marte al Sol.

Las simulaciones del equipo demuestran que a medida que los granos de polvo se juntan y unen entre sí en el disco, la región más cercana al Sol forma embriones planetarios del tamaño de la Luna más rápido que las regiones exteriores. La densidad de los granos es mayor en las regiones interiores, y el material que orbita alrededor del Sol es más rápido, por lo cual es más probable que choquen y se adhieren para formar cuerpos más grandes.

Las interacciones gravitacionales entre los embriones del tamaño de la Luna cerca de la Tierra y Venus se agitaron y dispersaron por gravedad los granos, o planetesimales, del disco. Los granos, a su vez, ejercieron fuerza de nuevo sobre los embriones planetarios. Las fuerzas de los granos agitándose a ambos lados de la mayoría de los embriones se cancelaron entre sí, y los embriones planetarios se quedaron donde estaban.

Sin embargo, para el embrión más externo del grupo las fuerzas no se anulan. Con más granos agitándose del lado del embrión que miraba hacia el Sol que en el lado que enfrentaba el Sistema Solar exterior, este embrión fue empujado a través de los granos del disco en sólo unos pocos cientos de miles de años, juntando masa en su recorrido. A alrededor de 1,5 veces la distancia Tierra-Sol, donde Minton y Levison creen que se había abierto una brecha en el disco de formación planetaria, el embrión llegó al fin de su viaje. Ya no podía acumular más masa porque, simplemente, no había material allí.

«Es como si este embrión se escapara de Alcatraz, dejando atrás toda la violencia y la acción de la zona de Tierra-Venus», dice Minton.

Varado, el embrión alzanzó la masa de Marte, pero entonces dejó de crecer. En contraste, los embriones planetarios cercanos al sol, donde no existía un hueco, pudieron acumular más masa y se convirtieron en Venus y la Tierra, sugiere Minton. El modelo también indica que Marte debería tener una composición y una atmósfera diferentes de la Tierra y Venus, ya que adquirió la mayor parte de su volumen en una región más lejana que los otros planetas terrestres.

Arando a través del disco, Marte también habría entregado mucho material, que terminó en parte del cinturón de asteroides, situado entre Marte y Júpiter, señala el equipo.

«Su propuesta de que Marte pobló el cinturón de asteroides interior con planetesimales parece plausible», dice John Chambers de la Institución Carnegie para la Ciencia en Washington, DC

En un modelo diferente, Kevin Walsh, del Instituto de Investigación del Suroeste y sus colegas, entre ellos Alessandro Morbidelli del Observatorio de la Côte d’Azur en Niza, Francia, explica la poca masa de Marte apelando a la acción del gigante Júpiter. Según los investigadores, Marte tuvo en un principio gran cantidad de material para apiñar, hasta que Júpiter se abrió camino en el Sistema solar interior, arrastrado como el gas en el disco en espiral hacia adentro, hacia el Sol. Júpiter luego regresa al Sistema Solar exterior cuando su gran vecino más cercano, Saturno, se forma. La influencia gravitatoria de Júpiter podría explicar también el origen de la brecha en el disco propuesto por Minton y Levison.

Walsh declinó a hablar con la prensa porque su equipo ha presentado su trabajo a una revista.

«Ambos modelos son coherentes entre sí, pero son especulativos, sin duda, en esta primera etapa,» dice Bill Bottke, también en el Instituto de Investigación del Suroeste, que no formó parte de ninguno de los estudios.

Walsh y sus colaboradores señalan que su modelo, en el que Júpiter se mete en el Sistema Solar interior y luego migra hacia fuera de regreso, también puede explicar por qué hay diferentes partes del cinturón de asteroides con diferentes poblaciones. El material en la parte interna de la banda se habría originado a partir de cuerpos formados a una distancia no mayor de tres veces la distancia de la Tierra y el Sol, mientras que el cinturón de asteroides exterior se pobló con los cuerpos que se originaron más allá de Júpiter y Saturno.

«Nuestro modelo enlaza el origen del Sistema Solar interior —que explica tanto la masa de Marte y las propiedades del cinturón de asteroides— a una evolución realista de los planetas gigantes», señala el equipo en un resumen de la conferencia. Este escenario es muy diferente al ‘modelo estándar’ en el que esencialmente todo el material en el interior del Sistema Solar se formó donde ahora reside, añade el equipo. El trabajo podría echar luz sobre cómo adquirió su agua la Tierra.

Ambos modelos parecen apuntar «en la dirección correcta», dice Bottke. «Tenemos que saber cómo formar Marte para comprender la formación de la Tierra, la Luna y Venus.»

Fuente: Science News. Aportado por Eduardo J. Carletti

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