26/Abr/06

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Modelos de formación planetaria: hipótesis e incongruencias

¿Por qué la composición de Io y Europa, ambas situadas en torno a un mismo planeta (Júpiter), es tan diferente?

(Astroenlazador) - Io y Europa son dos lunas de Júpiter especialmente atractivas para los científicos. Se trata de mundos únicos y muy diferentes: el primero, un cuerpo rocoso que presenta la mayor actividad volcánica de nuestro sistema planetario; el segundo, un mundo helado con un posible océano subterráneo de agua líquida y al mismo tiempo un centro de atención para los exobiólogos. ¿Por qué la composición de estas lunas, ambas situadas en torno a un mismo planeta, es tan diferente? ¿Por qué no hay agua en Io pero sí parece haberla en Europa, estando ambos relativamente próximos?

Para intentar responder a este tipo de preguntas los científicos emplean modelos, los cuales se basan en los datos obtenidos sobre la naturaleza de estos cuerpos. Un modelo acerca de la formación de nuestro sistema planetario sugiere que los mundos más próximos al Sol han de tener mayor densidad que aquellos más lejanos. Esto se basa en la teoría de que la emisión de calor del Sol evitó que las sustancias volátiles se condensasen en los cuerpos más cercanos a nuestra estrella y fuesen incorporadas a estos. Esta es la razón por la cual en el sistema solar externo existen muchos satélites de planetas gigantes formados en buena parte por hielo de agua, mientras que en regiones más próximas al Sol los planetas son considerablemente más rocosos y densos.

Este mismo modelo de formación del sistema solar puede aplicarse también a los satélites los planetas gaseosos. En el caso de Júpiter, sus cuatro satélites mayores —Io, Europa, Ganimedes y Calixto— se ajustan muy bien al modelo descrito, siendo Io la luna más densa (3,55 g/cm3) y más próxima, formada fundamentalmente por roca y metales. A mayores distancias de Io, los satélites Europa, Ganímedes y Calixto son cada vez menos densos (valores de densidad de 3,01, 1,94 y 1,86 g/cm3, respectivamente) evidenciando que su proporción de agua es mayor conforme nos alejamos de Júpiter.

De todas formas, el modelo descrito se encuentra a veces con inconsistencias que hacen a los científicos dudar acerca de su validez. Algo así ocurrió cuando los investigadores de la misión Galileo presentaron los resultados referentes al sobrevuelo del satélite Amaltea que llevó a cabo la sonda antes de finalizar su actividad científica en torno a Júpiter.

Amaltea es una pequeña luna rojiza que mide 270 km de máxima longitud y la mitad de anchura. Orbita a 181.000 km de Júpiter, más próxima que Io, una distancia considerablemente más cercana de lo que nuestra Luna se halla de la Tierra. Galileo se acercó a menos de 160 km de su superficie el 5 de noviembre de 2002, constituyendo éste el sobrevuelo más próximo a dicho cuerpo y al propio planeta Júpiter con un orbitador. Entre otras cosas, los investigadores de la misión estaban especialmente interesados en averiguar la densidad de Amaltea, pues esperaban que los satélites más próximos al planeta Júpiter fuesen cuerpos rocosos y no helados.

El resultado no pudo ser más desconcertante: Amaltea parece ser una acumulación de materiales helados con una densidad global de 0,85 g/cm3, inferior a la del agua. El descubrimiento parece, pues, no concordar con las teorías sobre la formación de los satélites en planetas gigantes. El análisis de su densidad, volumen y forma muestra que se trata, pues, de un cuerpo helado que seguramente contiene hielo de agua, bastantes espacios vacíos y muy poco material rocoso, razón por la cual el valor de su densidad es tan bajo.

Los modelos actuales consideran que durante la formación de Júpiter las temperaturas en la órbita actual de Amaltea eran altas, algo que resulta inconsistente a la luz de los datos obtenidos por la Galileo, ya que los valores de densidad sugieren que esta luna se originó en un medio ambiente más frío.

¿Cómo resolver esta paradoja? Para los científicos esto resulta un atolladero del cual es un tanto difícil escapar, pues sería necesario buscar hipótesis alternativas que explicasen la naturaleza de Amaltea. Una posibilidad es que su nacimiento no hubiese sido simultáneo a la formación de los satélites mayores de Júpiter; otra podría ser que esta luna se hubiese formado más allá de la órbita de Europa —o incluso más lejos del Sol que Júpiter— para posteriormente emigrar hacia su posición actual. Ciertamente es probable que Amaltea se encuentre en un lugar diferente a donde se formó, pero cualquiera de estas explicaciones plantea cierto desafío al escenario propuesto acerca de la formación de lunas en torno a planetas gigantes. Aunque los modelos generales responden de un modo muy claro a ciertas cuestiones, frecuentemente surgen discrepancias que pueden ponerlos en tela de juicio.

Aportado por Eduardo J. Carletti