Por qué Mercurio es una dura naranja, y no un tierno durazno

Si nuestro Sistema Solar es infernalmente caliente, si el planeta Mercurio fuese una naranja, su enorme núcleo rico en hierro sería jugoso, afrutado, dejando sólo la cáscara delgada de la corteza y el manto. Esto ha desconcertado a los astrónomos durante décadas, dado que los modelos convencionales de formación planetaria no pueden producir un núcleo así, relativamente grande. La Tierra y los otros planetas terrestres, por el contrario, tienen núcleos que son más como el carozo de un melocotón o durazno, lo que les da una densidad global menor

Los astrónomos especulan que Mercurio podría haber sufrido un impacto masivo que lo despojó de su manto de silicatos. Alternativamente, sus capas externas podrían haberse evaporado por el calor del Sol. Pero en los últimos años, la sonda MESSENGER de la NASA ha encontrado elementos volátiles como el potasio en la corteza del planeta. Si hubiera sufrido tanto el trauma de un impacto como la evaporación, estos elementos no deberían haber sobrevivido y quedado allí, según la mayoría de los modelos.

Mientras tanto, el misterio sólo se ha vuelto más urgente. Recientes observaciones de planetas extrasolares sugieren que la estructura de Mercurio puede que no sea única: los dos exoplanetas más pequeños cuyas densidades se conocen, Kepler-10b y Corot-7b, son también mucho más densos de lo esperado, lo que sugiere que comparten la estructura de naranja como la de Mercurio. Y estos planetas, como Mercurio, también están cerca de su sol. Ahora, una nueva teoría puede explicar todo el misterio de una sola vez. ¿El culpable? El calor de la luz estelar.

Lado caliente

Cuando las moléculas de gas chocan con un grano de polvo caliente, recogen calor, rebotando más rápido que lo que se acercaron. Esto le da un pequeño empujón al grano. Gerard Wurm, de la Universidad de Duisburg-Essen en Alemania, y sus colegas, calcularon cómo esta fuerza fotoforética afectaría a los granos de polvo que giran alrededor de una estrella.

Debido a que los granos metálicos conducen el calor, se calientan uniformemente. El equipo encontró que como resultado, son reciben un empuje por todos los lados, por lo que no se moverán lejos de la estrella. Los granos aislantes, sin embargo, como los silicatos menos densos, tienen un lado calentado del lado el Sol, de donde vienen las moléculas de gas, que entonces recibirá un empujón más grande que el lado frío.

Equipo de Wurm dice que este efecto con el tiempo ordenará los granos en un sistema solar naciente, dejando los metales cerca de la estrella y empujando las partículas menos densas más hacia fuera. Los planetas se forman, con el tiempo, a partir de estos granos, por lo que este proceso podría explicar por qué los planetas interiores como Mercurio, Kepler-10b y Corot-7b son tan densos.

«Creo que todo encaja lógicamente», dice Wurm. «Hay objetos ricos en metales más cerca de la estrella, porque no se los puede empujar. Cuanto usted más se sale en un sistema planetario, menos metal se tiene para construir planetas.»

La investigación aparece en la revista Astrophysical Journal.

La caída de la torre

La fotoforesis no es una idea nueva. Hace un siglo, preocupaba constantemente a los físicos que trabajaban con cámaras de vacío. «Esto era en todos los experimentos, porque las bombas [de vacío] estaban mal», dice Wurm. La fuerza sólo es significativa en condiciones de vacío imperfecto, donde existe un poco de gas, pero no demasiado. Cuando se mejoraron las bombas, los físicos empezaron a quitar la fotoforesis de sus cálculos. «Es algo que desapareció durante 100 años», dice Wurm.

A Larry Nittler, de la Institución Carnegie de Washington, le gusta la idea de vincular la fotoforesis al misterio de Mercurio, pero advierte que la teoría del equipo de Wurm en la formación de planetas no es concluyente, y subraya que la explicación rival del manto y la extracción no está muerta.

El trabajo futuro podría incluir la realización de simulaciones por ordenador de nuestro Sistema Solar que tengan en cuenta la fotoforesis, y comparar la composición que estos modelos predigan con las mediciones de Mercurio tomadas por la sonda Messenger, sugiere Nittler.

Wurm está planeando, en realidad, una simulación más tosca, una que funcione en el mundo real, no en un ordenador. Tiene la esperanza de dejar caer una cápsula sellada que contenga metales y polvo desde una torre de 110 metros en Bremen, Alemania, para simular la ingravidez del espacio. Él disparará sobre la cápsula que cae un láser infrarrojo, y comprobará si el polvo y los metales empiezan a separarse, como él predijo.

Mientras tanto, se podría decir que estamos Naranjas 1, Duraznos 0.

Artículo original: arxiv.org/abs/1305.0689

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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