Durante años, los astrónomos han sospechado que nuestro sistema solar puede haber perdido al menos un mundo en algún momento de sus 4.500 millones de años de historia. Y ahora, una nueva investigación sugiere que las lunas de Júpiter y Urano pueden de hecho indicar que nuestro vecindario planetario alguna vez tuvo un tercer gigante de hielo.
La evidencia ha demostrado que hace entre 3 mil millones y 4 mil millones de años, los planetas más grandes del sistema solar probablemente orbitaban mucho más cerca del Sol (y entre sí) que en la actualidad. También se sugiere que nuestros cuatro planetas gigantes (Júpiter, Urano, Saturno y Neptuno) cambiaron gradualmente a sus órbitas actuales debido a una serie de interacciones con la gravedad de los demás.
Con esto en mente, los investigadores realizaron algunas simulaciones para explorar cómo toda esa lucha por la posición podría haber afectado a las lunas de Júpiter y Urano en particular, y los resultados sugieren que las lunas de estos dos planetas solo sobrevivieron a esa época tumultuosa gracias a un planeta gigante que no lo hizo.
te puede gustar
Historias potenciales del sistema solar.
Clement y sus colegas realizaron simulaciones por computadora de 122 posibles versiones del sistema solar exterior temprano, utilizando diferentes combinaciones iniciales de planetas y diferentes escenarios para los patrones de migración de los mundos. Ejecutaron cada versión simulada de la historia del sistema solar varias veces, tomando nota de qué versiones tenían más probabilidades de producir algo que se parezca al sistema solar exterior tal como lo conocemos hoy. En particular, los investigadores se interesaron por las lunas del gigante gaseoso Júpiter y del gigante helado Urano.
“Encuentros planetarios, y el [changes in orbit] que resultan de ellos, se cree que desempeñaron un papel clave en la escultura de muchas poblaciones de cuerpos pequeños en todo el sistema solar”, escribieron Clement y sus colegas en su artículo reciente.
Otros equipos de astrónomos han buscado pistas sobre los movimientos de planetas gigantes en las órbitas de asteroides y otros objetos pequeños, estudiándolos como huellas para reconstruir cómo podrían haber sido empujados o atraídos hacia sus órbitas actuales por la gravedad de los planetas gigantes en movimiento. Las lunas de Júpiter y Urano ofrecen un conjunto de pistas especialmente bueno, porque es probable que hayan estado más o menos en sus órbitas actuales alrededor de sus planetas durante la mayor parte de la historia de nuestro sistema solar. Las lunas de Júpiter están en una cadena de resonancias orbitales que sólo podrían haberse formado si las lunas se tiran suavemente unas de otras al pasar durante un largo período de tiempo, y los registros de cráteres también sugieren que las lunas de Júpiter son muy, muy antiguas.
Vivimos en un sistema solar improbable
Resulta que Júpiter y Urano tienen suerte de tener su séquito de lunas.
Las lunas de Júpiter sólo superaron la era de los gigantes migratorios en menos del 15% de las simulaciones; Las lunas de Urano sobrevivieron sólo alrededor del 9% del tiempo.
De hecho, los escenarios que funcionaron bien para un conjunto de lunas tendieron a ser malos para el otro: las lunas de Júpiter tuvieron mejores posibilidades en simulaciones que comenzaron con dos gigantes de hielo adicionales, mientras que las lunas de Urano sobrevivieron con mayor frecuencia cuando había un único gigante de hielo, pero más grande. La probabilidad de que las lunas de ambos gigantes sobrevivan al mismo escenario es sólo de alrededor del 1%.
Clement y sus colegas encontraron sólo dos escenarios en los que las lunas de ambos planetas sobrevivieron, y ambos incluían un gigante de hielo adicional al principio.
Qué leer a continuación
“El sistema solar es el resultado de una evolución de inestabilidad bastante improbable”, escribieron Clement y sus colegas. En otras palabras, imagine al Dr. Strange levantando sombríamente dos dedos durante esa escena del campo de batalla en Avengers: Infinity War.
El gigante de hielo secreto y perdido hace mucho tiempo de nuestro sistema solar
En el escenario más probable, el sistema solar comienza con cinco planetas gigantes: los cuatro grandes que conocemos y amamos hoy, más un gigante de hielo adicional, una especie de planeta Pete Best. En algún momento de los primeros mil millones de años del sistema solar, aproximadamente, la migración de Júpiter lo acerca a unos 7 millones de kilómetros (4,3 millones de millas) del desafortunado gigante de hielo, dándole a este último un empujón gravitacional suficiente para alcanzar la velocidad de escape. Ese gigante de hielo perdido hace mucho tiempo probablemente todavía esté a la deriva en algún lugar del espacio interestelar, frío y solo.
El gigante de hielo expulsado del sistema solar no es lo que salvó a las lunas de Júpiter y Urano de un destino similar. Pero el hecho de que el gigante de hielo alguna vez estuvo allí alteró el curso de las migraciones de los otros cuatro planetas lo suficiente como para ahorrarle a Urano más de un roce moderadamente cercano con la gravedad de otro mundo gigante, y mantuvo ese período de migración más corto de lo que hubiera sido de otro modo.
El encuentro cercano de Júpiter con el gigante de hielo perdido hace mucho tiempo habría sido suficiente para alterar un poco las órbitas de sus lunas, interrumpiendo esa ordenada cadena de resonancias orbitales, pero no lo suficiente como para provocar que chocaran entre sí o las arrojaran al espacio interplanetario (y Clement y sus colegas argumentan que deberían haber tenido tiempo para volver gradualmente a sus resonancias). Mientras tanto, Urano y sus lunas probablemente sufrieron al menos dos sacudidas importantes: una cuando algo grande chocó contra el planeta y lo derribó, y otra vez durante la migración de los planetas gigantes. Pero aunque ambos incidentes probablemente causaron algunas colisiones dramáticas entre las lunas, no fueron lo suficientemente fuertes como para destruir completamente los sistemas.
Quizás nunca sepamos los detalles
Durante sus simulaciones, Clement y sus colegas probaron varias cosas, variando el número y la masa de los planetas gigantes en el sistema solar, sus órbitas iniciales y la masa total de los objetos en el cinturón de Kuiper, pero “el parámetro variado más relevante es el número inicial de gigantes de hielo”, escribieron.
Clement y sus colegas, sin embargo, señalan que las simulaciones del llamado “modelo de Niza” con el que trabajaron son estocásticas, lo que significa que hay un elemento de aleatoriedad involucrado en lo que sucede una vez que los objetos en movimiento comienzan a interactuar. Y eso significa que es bastante probable que ninguna de sus simulaciones recree exactamente lo que sucedió: sólo la idea general.
“Es muy probable que ninguna de las inestabilidades modeladas en la literatura contenga la secuencia precisa de encuentros necesarios para reproducir exactamente todos los aspectos del sistema solar”, escribieron los investigadores. Pero la simulación es un fuerte indicio de grandes rasgos, como la presencia de un planeta completamente diferente, ahora perdido en el vacío.
El científico planetario de la Universidad Johns Hopkins, Matthew Clement, y sus colegas publicaron su trabajo en la revista Icarus.