Una nueva investigación de la Universidad Rice indica que Júpiter reformó drásticamente el sistema solar primitivo. Según el estudio, el planeta gigante creó anillos y amplias grietas en el disco protoplanetario, lo que ayudó a resolver un misterio de larga data: por qué muchos meteoritos primordiales se formaron millones de años después del primer material sólido. El trabajo se basa en modelos hidrodinámicos del crecimiento de Júpiter y los combina con simulaciones que rastrean cómo evolucionan las partículas de polvo y los planetas jóvenes. El resultado se muestra Avances de la ciencia.
Utilizando simulaciones informáticas avanzadas, los científicos planetarios Andre Ejidoro y Vaibhav Srivastava descubrieron que la rápida expansión de Júpiter perturbó el disco de gas y polvo alrededor del joven Sol. La fuerte atracción gravitacional del planeta crea ondas a través del disco, creando lo que describen como un “atasco cósmico” que evita que pequeñas partículas caigan hacia el Sol. En cambio, estas partículas se acumulan en bandas densas, lo que les permite fusionarse en planetesimales, los precursores sólidos de los planetas.
Planetsimales de segunda generación y el origen de las condritas
Un hallazgo clave del estudio es que los planetas formados en estas bandas no eran los bloques de construcción originales del Sistema Solar. Formaban parte de una generación posterior y se formaron en un momento que coincidió con el nacimiento de muchas condritas, una clase de meteoritos pedregosos que contienen pistas químicas y cronológicas sobre las edades más tempranas del Sistema Solar.
“Las condritas son como cápsulas del tiempo de los albores del sistema solar”, dijo Izidoro, profesor asistente de medio ambiente de la Tierra y ciencias planetarias de Rice. “Han caído a la Tierra durante miles de millones de años, donde los científicos los recogen y estudian para descubrir pistas sobre nuestros orígenes cósmicos. El misterio siempre ha sido: ¿Por qué algunos de estos meteoritos se formaron tan tarde, 2 a 3 millones de años después de los primeros sólidos? Nuestros resultados muestran que el propio Júpiter creó las condiciones para su retraso en el nacimiento”.
Las condritas son particularmente importantes porque preservan parte del material más intacto disponible para el estudio científico. Los meteoritos de la primera generación de objetos formadores de planetas se derritieron y se metamorfosearon, perdiendo gran parte de su estructura original. Por el contrario, las condritas contienen polvo del sistema solar primordial, así como pequeñas gotas derretidas llamadas cóndrulos. Su formación inesperadamente tardía ha desafiado a los investigadores durante décadas.
“Nuestro modelo combina dos cosas que antes no encajaban: las huellas isotópicas en los meteoritos, que vienen en dos tipos, y la dinámica de la formación de planetas”, explicó Srivastava. “Júpiter creció temprano, abriendo una brecha en el disco de gas, y ese proceso preservó la separación entre los elementos internos y externos del sistema solar, preservando sus distintas firmas isotópicas. También creó nuevas regiones donde los planetas podrían formarse mucho más tarde”.
Cómo Júpiter ayudó a dar forma al sistema solar interior
La investigación también arroja luz sobre otro enigma: por qué la Tierra, Venus y Marte orbitan aproximadamente a 1 UA del Sol en lugar de girar en espiral hacia adentro, un resultado común observado en muchos sistemas planetarios alrededor de otras estrellas. Al bloquear el flujo de gas hacia el interior, Júpiter impide que los planetas jóvenes migren hacia el Sol. Como resultado, estos mundos permanecieron en la región terrestre, donde finalmente se formaron la Tierra y sus planetas vecinos.
“Júpiter no sólo se convirtió en el planeta más grande, sino que sentó la arquitectura de todo el sistema solar interior”, dijo Ejidoro. “Sin él, es posible que no tengamos el mundo tal como lo conocemos”.
Las conclusiones del equipo ahora se alinean con los patrones de anillos y espacios observados en los discos de sistemas estelares jóvenes observados con el telescopio Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) en el norte de Chile. Estas estructuras muestran cómo los planetas gigantes pueden remodelar su entorno.
“Al observar estos discos jóvenes, estamos viendo los inicios de planetas gigantes y la remodelación de sus entornos de nacimiento”, dijo Ejidoro. “Nuestro propio sistema solar no fue diferente. El crecimiento inicial de Júpiter dejó una huella que todavía podemos leer hoy, atrapada dentro de los meteoritos que cayeron a la Tierra”.
Esta investigación fue apoyada en parte por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), la ciberinfraestructura de investigación de nube privada de grandes datos financiada por la NSF y el Centro Rice de Computación de Investigación.
