La búsqueda de un planeta apto para la vida
Hay muchas teorías sobre la formación del sistema solar.
En uno, una estrella que pasa saca un filamento de gas y partículas en forma de cigarro del Sol, y el filamento luego se rompe y forma planetas. Los analistas abandonaron esta idea hace algún tiempo. Nadie podría producir un escenario basado en computadora que no terminara con la mayor parte del material extraído cayendo nuevamente en una de las dos estrellas. Dos estrellas que pasan cerca una de la otra sin colisionar tienen demasiado momento angular para ponerse en órbita una alrededor de la otra. No hay un tercer cuerpo que se lleve parte del momento angular.
De todos modos, la teoría fue impopular porque hace que la formación del sistema planetario sea un raro accidente. Mucha gente quiere muchos planetas para alimentar su esperanza de encontrar algún día inteligencia extraterrestre.
El sobrevuelo estelar con fuerzas de marea que extraen material tampoco explica la diversidad de los planetas en nuestro sistema solar. Nuestros planetas gaseosos gigantes, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, son ricos en hidrógeno como el Sol. Sin embargo, están separados del Sol por cuatro planetas rocosos, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, además del cinturón de asteroides. Estos planetas interiores son ricos en hierro y otros elementos pesados del tipo necesario para la vida. Y luego tenemos a Plutón, Sedna y el Cinturón de Kuiper de asteroides más allá de Neptuno. Los astrónomos creen que son similares a los planetas similares a la Tierra. Tenemos el Sol y los planetas gigantes hechos de un tipo de material, con una banda interior y exterior de planetas hechos de otro tipo de material.
Otra idea es que el Sol capturó gradualmente diferentes tipos de planetas. Eso explicaría su diversidad, pero no por qué formaron grupos. ¿Por qué cuatro de los planetas rocosos más grandes se fueron al interior cerca del Sol, cuando el resto de los planetas rocosos se quedaron fuera del anillo de los cuatro planetas gaseosos gigantes? Una vez que se capturan los planetas, inicialmente es probable que tengan muchas órbitas elípticas superpuestas muy alargadas. Conseguir que todos se asienten en órbitas casi circulares, agradablemente concéntricas y bien anidadas que no interfieran como las de nuestro sistema solar no es fácil.
La teoría de la captura planetaria también se hunde en el problema del momento angular. Si el Sol captura un planeta que pasa, de alguna manera debe disipar la energía cinética y el momento angular del planeta para que el planeta entre en órbita alrededor del Sol. La única forma de disipar la energía es tener el encuentro en una región polvorienta de formación de estrellas con múltiples encuentros y transferencias de energía a otros planetas o estrellas que no son capturadas.
Esta es la base de la teoría del disco de acreción, la teoría más popular ahora. Artículos de noticias recientes han descrito trabajos sobre teorías de acreción. [i] Los modeladores creen que los planetas se unen a partir de un disco giratorio de gas y polvo alrededor de nuevas estrellas. Sin embargo, es difícil explicar por qué los elementos ligeros similares al Sol se unen en un anillo intermedio entre los anillos interior y exterior de elementos rocosos. El anillo central tiene elementos como los del Sol. Los elementos diferentes pueden ir al exterior, pero ¿por qué una buena parte de ellos buscaría un lugar intermedio entre el centro y el anillo medio?
[i] Ahrens, Thomas J., “The Origin of the Earth [El origen de la Tierra]”, Physics Today, 47 (Número 8 Parte 1, agosto de 1994), págs. 38–45.
En la teoría de formación del sistema solar, la acreción solo comienza a funcionar cuando el polvo cerca del Sol se acumula en pequeños bultos llamados planetesimales. Estos planetesimales tienen menos momento angular que otros más lejos del Sol, porque el momento angular crece en proporción a la distancia del Sol y en proporción de la masa del planetesimal. En nuestro sistema, Júpiter tiene la mayor parte del momento angular. Tan pronto como los modeladores consiguen los parámetros correctos para explicar el momento angular de los planetas interiores, se quedan atascados con tiempos de formación demasiado largos para los planetas exteriores.
La revista Science dedicó un número a los sistemas planetarios hace unos años. Por lo general, las personas sin formación científica aún pueden entender los artículos de noticias y las reseñas que acompañan e interpretan los informes científicos.[ii] Los editores de noticias en la página 65 se refieren dos veces a “casualidad”. “Centrándose en los cuatro planetas internos o terrestres de nuestro sistema, Richard A. Kerr (p. 68) encuentra que los estudios de modelado han dado a los investigadores un nuevo respeto por el papel del azar en la determinación de la estructura y composición de estos planetas y, por lo tanto, su capacidad para sustentar la vida”. Júpiter tiene cuatro lunas grandes que Galileo descubrió originalmente con un pequeño telescopio. Algunos investigadores toman estas lunas como modelo en miniatura de un sistema planetario. "En paralelo con el sistema solar más grande, el sistema joviano puede haberse formado por casualidad, cada mundo es único y Europa puede albergar vida". (Tendremos muchas preguntas sobre la vida bajo el hielo de Europa cuando discutamos la termodinámica de la vida en un capítulo posterior).
[ii] Kerr, Richard A., “Making new worlds with a throw of the dice [Creando nuevos mundos con un tiro de dados]”, Science, 286 (Número 5437, 1 de octubre de 1999), págs. 68–69.
Physics Today también dedicó un número a la diversidad planetaria.[iii] Existe un interés especial por los planetas extrasolares. El Sol no es la única estrella con planetas. Los astrónomos han descubierto más de 100 planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Los métodos usados hasta abril de 2004 solo pudieron descubrir planetas gigantes, del tamaño de Júpiter o Saturno, pero no tan pequeños como Neptuno. La masa de Júpiter es igual a 318 masas terrestres. La masa de Saturno es igual a 95 masas terrestres, o 0,30 de la masa de Júpiter. La masa de Neptuno es igual a 17 masas terrestres, o 0,054 de la masa de Júpiter. Los planetas extrasolares informados tienen de 0,11 a 17,5 masas de Júpiter. Hasta hace poco, el descubrimiento de planetas extrasolares dio una gran esperanza a aquellos que buscan otros lugares en el universo donde la vida como la nuestra pueda florecer. Ahora la esperanza se ha desvanecido.
En una revisión futuro de este sitio, hablaremos de los planetas extrasolares descubiertos más recentemente.
[iii] Physics Today, 57 (Número 4, abril de 2004), págs. 43–83.
Especialmente decepcionante ha sido el descubrimiento de que muchos planetas extrasolares se acercan mucho a su estrella madre. Eso los hace demasiado calientes para la vida basada en hidrocarburos. Otros son "salvajes", con órbitas muy elípticas y excéntricas. Pasan largos períodos de tiempo lejos de su estrella madre en la oscuridad y el frío, pero periódicamente se apresuran a freír cualquier precursor de la vida que pueda haberse formado. Nuestros planetas gigantes, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, son mansos. Se mueven tranquilamente en órbitas casi circulares que anidan muy bien unas dentro de otras. Este arreglo inusual protege la Tierra y los otros planetas interiores.
Menos de uno de cada cien de los sistemas planetarios extrasolares descubiertos hasta ahora tienen su Júpiter completamente domesticado. El ejemplo más conocido es nuestro propio sistema solar. Este hecho ha planteado la pregunta: ¿Es muy inusual el proceso que hizo nuestro sistema solar? ¿Es marcadamente diferente al proceso que hizo todos los sistemas extrasolares conocidos?
Cuando los astrónomos descubrieron por primera vez los planetas extrasolares, muchos científicos pensaron que estaban obteniendo estadísticas sobre la aparición de planetas similares a la Tierra. Los métodos que detectaron los primeros cien planetas extrasolares no pudieron detectar un planeta del tamaño de la Tierra. Pero, ¿y si los planetas extrasolares similares a Júpiter fueran representativos de sistemas extrasolares similares al nuestro? Ahora, algunos astrónomos han examinado esa suposición. [iv] Según su artículo, puede haber dos mecanismos para la formación de planetas. El mecanismo más estudiado se aplica a nuestro sistema solar. Pero puede haber otro mecanismo que solo forme planetas gaseosos gigantes. Parece que el segundo mecanismo opera con mucha más frecuencia, porque los planetas extrasolares ya encontrados tienen características orbitales muy diferentes a las de nuestro Júpiter. Puede que no sean buenos lugares para buscar vida en absoluto. En ese caso, todavía no tenemos estadísticas sobre las probabilidades de encontrar un sistema solar como el nuestro. No se puede estimar la distancia promedio entre sistemas similares al nuestro si solo conocemos un sistema. La ocurrencia de la vida todavía puede ser un milagro.
[iv] Cerveza, M.E., A.R. King, M. Livio y J. E. Pringle, “How special is the Solar System? [¿Qué tan especial es el Sistema Solar?]” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 000 (30 de julio de 2004), págs. 1–6.
Hay muchas teorías sobre la formación del sistema solar.
En uno, una estrella que pasa saca un filamento de gas y partículas en forma de cigarro del Sol, y el filamento luego se rompe y forma planetas. Los analistas abandonaron esta idea hace algún tiempo. Nadie podría producir un escenario basado en computadora que no terminara con la mayor parte del material extraído cayendo nuevamente en una de las dos estrellas. Dos estrellas que pasan cerca una de la otra sin colisionar tienen demasiado momento angular para ponerse en órbita una alrededor de la otra. No hay un tercer cuerpo que se lleve parte del momento angular.
De todos modos, la teoría fue impopular porque hace que la formación del sistema planetario sea un raro accidente. Mucha gente quiere muchos planetas para alimentar su esperanza de encontrar algún día inteligencia extraterrestre.
El sobrevuelo estelar con fuerzas de marea que extraen material tampoco explica la diversidad de los planetas en nuestro sistema solar. Nuestros planetas gaseosos gigantes, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, son ricos en hidrógeno como el Sol. Sin embargo, están separados del Sol por cuatro planetas rocosos, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, además del cinturón de asteroides. Estos planetas interiores son ricos en hierro y otros elementos pesados del tipo necesario para la vida. Y luego tenemos a Plutón, Sedna y el Cinturón de Kuiper de asteroides más allá de Neptuno. Los astrónomos creen que son similares a los planetas similares a la Tierra. Tenemos el Sol y los planetas gigantes hechos de un tipo de material, con una banda interior y exterior de planetas hechos de otro tipo de material.
Otra idea es que el Sol capturó gradualmente diferentes tipos de planetas. Eso explicaría su diversidad, pero no por qué formaron grupos. ¿Por qué cuatro de los planetas rocosos más grandes se fueron al interior cerca del Sol, cuando el resto de los planetas rocosos se quedaron fuera del anillo de los cuatro planetas gaseosos gigantes? Una vez que se capturan los planetas, inicialmente es probable que tengan muchas órbitas elípticas superpuestas muy alargadas. Conseguir que todos se asienten en órbitas casi circulares, agradablemente concéntricas y bien anidadas que no interfieran como las de nuestro sistema solar no es fácil.
La teoría de la captura planetaria también se hunde en el problema del momento angular. Si el Sol captura un planeta que pasa, de alguna manera debe disipar la energía cinética y el momento angular del planeta para que el planeta entre en órbita alrededor del Sol. La única forma de disipar la energía es tener el encuentro en una región polvorienta de formación de estrellas con múltiples encuentros y transferencias de energía a otros planetas o estrellas que no son capturadas.
Esta es la base de la teoría del disco de acreción, la teoría más popular ahora. Artículos de noticias recientes han descrito trabajos sobre teorías de acreción. [i] Los modeladores creen que los planetas se unen a partir de un disco giratorio de gas y polvo alrededor de nuevas estrellas. Sin embargo, es difícil explicar por qué los elementos ligeros similares al Sol se unen en un anillo intermedio entre los anillos interior y exterior de elementos rocosos. El anillo central tiene elementos como los del Sol. Los elementos diferentes pueden ir al exterior, pero ¿por qué una buena parte de ellos buscaría un lugar intermedio entre el centro y el anillo medio?
[i] Ahrens, Thomas J., “The Origin of the Earth [El origen de la Tierra]”, Physics Today, 47 (Número 8 Parte 1, agosto de 1994), págs. 38–45.
En la teoría de formación del sistema solar, la acreción solo comienza a funcionar cuando el polvo cerca del Sol se acumula en pequeños bultos llamados planetesimales. Estos planetesimales tienen menos momento angular que otros más lejos del Sol, porque el momento angular crece en proporción a la distancia del Sol y en proporción de la masa del planetesimal. En nuestro sistema, Júpiter tiene la mayor parte del momento angular. Tan pronto como los modeladores consiguen los parámetros correctos para explicar el momento angular de los planetas interiores, se quedan atascados con tiempos de formación demasiado largos para los planetas exteriores.
La revista Science dedicó un número a los sistemas planetarios hace unos años. Por lo general, las personas sin formación científica aún pueden entender los artículos de noticias y las reseñas que acompañan e interpretan los informes científicos.[ii] Los editores de noticias en la página 65 se refieren dos veces a “casualidad”. “Centrándose en los cuatro planetas internos o terrestres de nuestro sistema, Richard A. Kerr (p. 68) encuentra que los estudios de modelado han dado a los investigadores un nuevo respeto por el papel del azar en la determinación de la estructura y composición de estos planetas y, por lo tanto, su capacidad para sustentar la vida”. Júpiter tiene cuatro lunas grandes que Galileo descubrió originalmente con un pequeño telescopio. Algunos investigadores toman estas lunas como modelo en miniatura de un sistema planetario. "En paralelo con el sistema solar más grande, el sistema joviano puede haberse formado por casualidad, cada mundo es único y Europa puede albergar vida". (Tendremos muchas preguntas sobre la vida bajo el hielo de Europa cuando discutamos la termodinámica de la vida en un capítulo posterior).
[ii] Kerr, Richard A., “Making new worlds with a throw of the dice [Creando nuevos mundos con un tiro de dados]”, Science, 286 (Número 5437, 1 de octubre de 1999), págs. 68–69.
Physics Today también dedicó un número a la diversidad planetaria.[iii] Existe un interés especial por los planetas extrasolares. El Sol no es la única estrella con planetas. Los astrónomos han descubierto más de 100 planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Los métodos usados hasta abril de 2004 solo pudieron descubrir planetas gigantes, del tamaño de Júpiter o Saturno, pero no tan pequeños como Neptuno. La masa de Júpiter es igual a 318 masas terrestres. La masa de Saturno es igual a 95 masas terrestres, o 0,30 de la masa de Júpiter. La masa de Neptuno es igual a 17 masas terrestres, o 0,054 de la masa de Júpiter. Los planetas extrasolares informados tienen de 0,11 a 17,5 masas de Júpiter. Hasta hace poco, el descubrimiento de planetas extrasolares dio una gran esperanza a aquellos que buscan otros lugares en el universo donde la vida como la nuestra pueda florecer. Ahora la esperanza se ha desvanecido.
En una revisión futuro de este sitio, hablaremos de los planetas extrasolares descubiertos más recentemente.
[iii] Physics Today, 57 (Número 4, abril de 2004), págs. 43–83.
Especialmente decepcionante ha sido el descubrimiento de que muchos planetas extrasolares se acercan mucho a su estrella madre. Eso los hace demasiado calientes para la vida basada en hidrocarburos. Otros son "salvajes", con órbitas muy elípticas y excéntricas. Pasan largos períodos de tiempo lejos de su estrella madre en la oscuridad y el frío, pero periódicamente se apresuran a freír cualquier precursor de la vida que pueda haberse formado. Nuestros planetas gigantes, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, son mansos. Se mueven tranquilamente en órbitas casi circulares que anidan muy bien unas dentro de otras. Este arreglo inusual protege la Tierra y los otros planetas interiores.
Menos de uno de cada cien de los sistemas planetarios extrasolares descubiertos hasta ahora tienen su Júpiter completamente domesticado. El ejemplo más conocido es nuestro propio sistema solar. Este hecho ha planteado la pregunta: ¿Es muy inusual el proceso que hizo nuestro sistema solar? ¿Es marcadamente diferente al proceso que hizo todos los sistemas extrasolares conocidos?
Cuando los astrónomos descubrieron por primera vez los planetas extrasolares, muchos científicos pensaron que estaban obteniendo estadísticas sobre la aparición de planetas similares a la Tierra. Los métodos que detectaron los primeros cien planetas extrasolares no pudieron detectar un planeta del tamaño de la Tierra. Pero, ¿y si los planetas extrasolares similares a Júpiter fueran representativos de sistemas extrasolares similares al nuestro? Ahora, algunos astrónomos han examinado esa suposición. [iv] Según su artículo, puede haber dos mecanismos para la formación de planetas. El mecanismo más estudiado se aplica a nuestro sistema solar. Pero puede haber otro mecanismo que solo forme planetas gaseosos gigantes. Parece que el segundo mecanismo opera con mucha más frecuencia, porque los planetas extrasolares ya encontrados tienen características orbitales muy diferentes a las de nuestro Júpiter. Puede que no sean buenos lugares para buscar vida en absoluto. En ese caso, todavía no tenemos estadísticas sobre las probabilidades de encontrar un sistema solar como el nuestro. No se puede estimar la distancia promedio entre sistemas similares al nuestro si solo conocemos un sistema. La ocurrencia de la vida todavía puede ser un milagro.
[iv] Cerveza, M.E., A.R. King, M. Livio y J. E. Pringle, “How special is the Solar System? [¿Qué tan especial es el Sistema Solar?]” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 000 (30 de julio de 2004), págs. 1–6.