¿Cómo se formaron Júpiter y Saturno?

Científicos del Instituto de Investigación del Sudoeste (SwRI) y la Universidad de Queen (Canadá) han desentrañado el misterio de la formación de Júpiter y Saturno. Este descubrimiento, cambia la visión de cómo podrían haberse formado todos los planetas.

Según explican los autores de este trabajo, publicado en «Nature», lo más probable es que los planetas más grandes del Sistema Solar se formaran antes que los demás. Júpiter y Saturno, compuestos en su mayoría de hidrógeno y helio, acumularon presumiblemente sus gases antes de que se dispersara la nebulosa solar.

Observaciones realizadas a sistemas estelares jóvenes muestran que los discos de gas de los que se forman los planetas suelen tener una vida útil de entre 1 y 10 millones de años, lo que significa que los gigantes gaseosos del Sistema Solar probablemente se formaron dentro de este espacio de tiempo.

En contraste, la Tierra necesitó al menos 30 millones de años para formarse e, incluso, podría haber tardado hasta 100 millones de años. Entonces, ¿cómo pudieron Júpiter y Saturno formarse tan rápidamente? La teoría más aceptada es el llamado modelo de acreción del núcleo.

Modelo de acreción del núcleo
Según este modelo, un núcleo de tamaño planetario se forma de hielo y roca primero, y luego una entrada de gas y polvo interestelar se une al planeta para hacerlo cada vez mayor. Sin embargo, este modelo tiene un talón de Aquiles: el primer paso en el proceso. Para acumular una atmósfera masiva se requiere un núcleo sólido de aproximadamente 10 veces la masa de la Tierra, pero estos objetos de gran tamaño, similares a Urano y Neptuno, tendrían que haberse formado en sólo unos pocos millones de años.

En el modelo estándar de la formación planetaria, los núcleos rocosos crecen como objetos de tamaño similar, se acumulan y se asimilan a través de un proceso llamado de acreción. Las rocas incorporan otras rocas, creando montañas; a continuación, las montañas se fusionan con otras montañas y así sucesivamente. Sin embargo, este modelo no es capaz de producir núcleos planetarios lo suficientemente grandes, en un corto período de tiempo suficiente, para explicar los casos de Saturno y Júpiter.

Crecimiento por acumulación de guijarros
Hal Levison, autor principal del artículo, ha explicado que « el problema es la escala de tiempo, ya que no estaba claro cómo podrían existir objetos como Júpiter y Saturno». Los nuevos cálculos del equipo demuestran que los núcleos de Júpiter y Saturno podrían haberse formado en 10 millones de años si crecieron acumulando gradualmente una población de guijarros planetarios, unos objetos helados de pocos centímetros de diámetro.

Así, investigaciones recientes han demostrado que el gas puede desempeñar un papel vital en el aumento de la eficiencia de acreción. De esta manera, los guijarros entran en una órbita espiral en el protoplaneta y son asimilados por el núcleo, ayudados por un viento de frente gaseoso.

En este artículo, los investigadores muestran que la acumulación de cantos rodados puede producir la estructura observada en el Sistema Solar, siempre y cuando, los guijarros se formen lo suficientemente despacio para que los planetas en crecimiento tengan tiempo de interactuar gravitacionalmente entre sí.



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