Desde el origen de la humanidad, el hombre adoro al Sol, las estrellas y los planetas, ya en remotas épocas conocían la existencia de los planetas a quienes veían moverse y viajar  en el cielo nocturno. Antiguas civilizaciones como la egipcia, maya azteca e inca, por poner unas pocas adoraban al dios Sol, como fuente creadora de toda la vida.

Sobre el origen del sistema solar y los planetas, hay creencias y mitos primitivos, los cuales no pueden ser considerados como científicos. Sin embargo existen las diferentes teorías que tratan de explicarlo, entre ellas tenemos:

Teoría de la Acreción: es la agregación de materia a un cuerpo. Por ejemplo, la acreción de masa por una estrella es la adición de masa a la estrella a partir de materia interestelar o de una compañera. Fue propuesta por el geofísico ruso Otto Schmidl en 1944. Asume que el Sol pasó a través de una densa nube interestelar, y emergió rodeado de un envoltorio de polvo y gas. Esta teoría no explica los satélites, ni otras ocurrencias estelares, debe considerarse como la más débil de todas.

Teoría de los Protoplanetas: desarrollada por los científicos Gerard P. Kuiper y Thomas Chrowder Chamberlin. Postula que inicialmente hubo una densa nube interestelar que formó un cúmulo. Las estrellas resultantes, por ser grandes, tenían bajas velocidades de rotación, en cambio los planetas, formados en la misma nube, tenían velocidades mayores cuando fueron capturados por las estrellas, incluido el Sol.

Teoría Laplaciana moderna: en el año 1796 sugirió, que el Sol y los planetas se formaron en una nebulosa de núcleo muy condensado y con altas temperaturas en rotación alrededor de un eje fijo que se enfrió y colapsó. Se condensó en anillos que dio origen a los planetas, y una masa central que se convirtió en el Sol. (La baja velocidad de rotación del Sol no se podía explicar).

La versión moderna cree que la condensación central contiene granos de polvo sólido que rozan con en el gas al condensarse el centro, aumentando su temperatura, y el polvo se evapora. El centro que tiene una lenta rotación se convertiría en el Sol.  Los planetas se formarían a partir de la nube, que rota más rápidamente.

Teoría de la Captura: Dice que el Sol interactúa con una protoestrella cercana, sacando un filamento de materia de la protoestrella. La baja velocidad de rotación del Sol, se explica cómo debida a su formación anterior a la de los planetas. Los planetas terrestres se formaron por medio de colisiones entre los protoplanetas cercanos al Sol; y los planetas gigantes y sus satélites, se explican cómo condensaciones en el filamento extraído.

Teoría de la Nebulosa Moderna: las nebulosas son nubes de gas y polvo que, por fenómenos de condensación y agregación de materia, habrían originado las galaxias. Las teoría nebulares implican que antes de la existencia del sistema solar había una estrella que atravesaba el final de su vida y se convirtió en una supernova y que durante miles de años liberó al espacio material estelar, finalmente al colapsar, explotó dando origen al material constitutivo del Sol y los planetas agrupados en una gran nebulosa. En principio los planetas interiores eran grandes masas de roca fundida con núcleos de hierro que se encontraban bombardeadas por múltiples meteoritos que aún vagaban solitarios por lo que sería el sistema solar, las huella de estas colisiones y las pruebas de la teoría del acrecentamiento son las múltiples formaciones de cráteres y grietas en todos aquellos planetas que no tienen atmósfera gaseosa y que han estado protegidos de la erosión climática, igualmente se cree que debido al impacto entre los objetos masivos se produjeron variaciones en los ejes de algunos de los planetas, como Neptuno, que muestra el polo apuntando al Sol, y los cambios en las, direcciones de giro, como en el caso de Venus, contrario a la de los demás planetas.

Origen del Sistema Solar

El propio Isaac Newton había sugerido que el Sistema Solar podía haberse formado a partir de una tenue nube de gas y polvo, que se hubiera condensado lentamente bajo la atracción gravitatoria. A medida que las partículas se aproximaban, el campo gravitatorio se habría hecho más intenso, la condensación se habría acelerado hasta que, al fin, la masa total habría colapsado, para dar origen a un cuerpo denso (el Sol), incandescente a causa de la energía de la contracción.

Según las hipótesis modernas, los científicos creen que el sistema solar se formó hace aproximadamente unos 4600 millones de años a partir del colapso de una nube molecular. Luego el material residual formó un disco circunestelar protoplanetario en el que se produjeron los procesos físicos para el nacimiento de los planetas.

La Teoría Nebular:

El modelo más aceptado hoy, es conocido como la “Hipótesis Nebular”,  desarrollado en el siglo XVIII por Emanuel Swedenborg, Emanuel Kant y Pierre-Simon Laplace. Su desarrollo posterior ha entretejido una variedad de disciplinas científicas como la astronomía, la física, la geología y las ciencias planetarias. Desde el comienzo de la era espacial en 1950 y el descubrimiento de planetas extrasolares en la década de 1990, el modelo ha ido evolucionando para incorporar las nuevas observaciones.

Los científicos piensan que el Sistema Solar se formó a partir de una nube de gas y polvo en el espacio. Quizás debido a la explosión de una estrella cercana llamada Supernova. Dicha explosión provocó ondas en el espacio que provocaron que la nube de gas y polvo se contrajera y esta contracción hizo que la nube comenzara a colapsar a medida que la gravedad provocaba que el gas y el polvo se atrajeran entre sí, dando origen a una nébula solar, la cual comenzó a girar a medida que se iba colapsando y calentando más y más, haciéndose más densa en el centro, con un anillo de gas y polvo envolvente, siendo más caliente su centro y más fríos sus extremos. Tan pronto como la nebulosa colapsó, la conservación del momento angular significó que girara más rápido y el material dentro de la nebulosa se condensó, los átomos en su interior comenzaron a colisionar con frecuencia creciente, causando que liberaran más energía en forma de calor. A medida que el anillo se adelgazaba, las partículas comenzaron a unirse y a formar grupos a los cuales se le adherían partículas de grupos más pequeños, formaron planetas o lunas. Hacia el centro de la nube, se iban formado planetas como la Tierra y Venus, porque el material rocoso era el único que podía resistir el calor extremo. La materia helada se ubicó en otras regiones del anillo junto a material rocoso, y se formaron planetas gigantes como Júpiter. Y Saturno. A medida que la nube continuaba girando, el centro se hizo tan caliente que generó un viento estelar que convirtió el  gas y polvo en estrella: el Sol.

De los Meteoritos, se piensa que son los restos de esta primera fase de formación del Sistema Solar. Los científicos han establecido que el Sistema Solar tiene aproximadamente 4600 millones de años. Estudios recientes de antiguos meteoritos revelan restos de elementos solamente formados en los núcleos de estrellas muy grandes que explotan, indicando que el ambiente en el que el Sol se formó estaba dentro del alcance de algunas supernovas cercanas.

La hipótesis nebular de Laplace parecía ajustarse muy bien a las características principales del Sistema Solar, e incluso a algunos de sus detalles. Por ejemplo, los anillos de Saturno podían ser los de un satélite que no se hubiera condensado ya que, al unirse todos, podría haberse formado un satélite de respetable tamaño. De manera similar, los asteroides que giraban, en cinturón alrededor del Sol, entre Marte y Júpiter, podrían ser condensaciones de partes de un anillo que no se hubieran unido para formar un planeta.

El sistema solar es un sistema planetario en el que se encuentran los planetas y otros objetos astronómicos que giran directa o indirectamente en una órbita alrededor de una única estrella conocida como Sol.​ Las rocas más viejas en la Tierra tienen aproximadamente 4400 millones de años  y  son bastante raras, ya que la superficie de la tierra está siendo constantemente remodelada por la erosión, el vulcanismo y las placas tectónicas. Para estimar la edad del sistema solar, los científicos usan meteoritos, que se formaron durante la condensación temprana de la nebulosa solar. Los meteoritos más viejos (como el meteorito del Canyon Diablo) se han encontrado con 4600 millones de años de edad, por lo tanto el sistema solar debe tener por lo menos 4600 millones de años.

El Sol 

El Sol concentra el 99,75 % de la masa total del sistema solar,​ y la mayor parte de la masa restante está en los ocho planetas cuyas órbitas son prácticamente circulares y transitan dentro de un disco casi llano, el plano eclíptico.​ Los cuatro planetas más cercanos, son más pequeños Mercurio, Venus, Tierra y Marte, están compuestos principalmente por material rocoso y metálico, mientras que los cuatro más alejados, son gigantes y gaseosos, están compuesto de hielo y gases. Los dos más grandes, Júpiter y Saturno, están compuestos principalmente de helio e hidrógeno. Urano y Neptuno, los denominados gigantes helados, están formados mayoritariamente por agua congelada, amoniaco y metano.​

El Sol es la estrella más cercana a la Tierra, y es el centro de nuestro Sistema Solar, es el único cuerpo celeste del sistema solar que emite luz propia,​ debido a la fusión termonuclear del hidrógeno y su transformación en helio en el núcleo.​ La luz del Sol calienta nuestro planeta y hace posible la vida. Muchas culturas han tenido mitos interesantes sobre el Sol, reconociendo su importancia para la vida en la Tierra. El sistema solar se formó partir del colapso de una nube molecular y se ubica actualmente en la nube Interestelar  que se halla en la Burbuja Local del brazo de Orión, de la galaxia espiral Vía Láctea, a unos 28 000 años luz del centro galáctico.​

El Sistema Solar

En el sistema solar existen varias regiones compuestas por objetos pequeños, como El cinturón de asteroides, entre Marte y Júpiter, cuya composición es similar a los planetas interiores, ya que está constituido principalmente por roca y metal. En este cinturón se halla el planeta enano Ceres. Más allá de la órbita de Neptuno están el cinturón de Kuiper, el disco disperso y la nube de Oort, que incluyen objetos transneptunianos formados por agua, amoníaco y metano principalmente. En este lugar existen cuatro planetas enanos Haumea, Makemake, Eris y Plutón, considerado el noveno planeta del sistema solar hasta 2006. Este tipo de cuerpos celestes ubicados más allá de la órbita de Neptuno son también llamados plutoides, los cuales junto a Ceres, poseen el suficiente tamaño para que se hayan redondeado por efectos de su gravedad, (se diferencian de los planetas porque no han vaciado su órbita de cuerpos vecinos).​ También existen otros grupos como cometas, y polvo cósmico que viajan libremente entre regiones. Seis planetas y cuatro planetas enanos poseen satélites naturales. El viento solar es un flujo de plasma del Sol que crea una burbuja de viento estelar conocido como heliosfera, la que se extiende hasta el borde del disco disperso. La nube de Oort, la cual es la fuente de los cometas de período largo, es el límite del sistema solar y su borde está ubicado a un año luz desde el Sol. ​

A principios del año 2016 se publicó un estudio según el cual podría existir un noveno planeta en el sistema Solar, al que le dieron el nombre provisional de Phattie.​

La teoría dice que el sistema solar se formó por el colapso gravitatorio de una parte de una nube molecular gigante primigenia de varios años luz de diámetro y probablemente dio a luz a varios soles.​ Se estima que la formación y evolución del sistema solar comenzó hace unos 4600 millones de años por el colapso gravitacional de una pequeña parte de una nube molecular gigante. La mayor parte de la masa colapsante se reunió en el centro, formando el Sol, mientras que el resto se aplanó en un disco protoplanetario a partir del cual se formaron todos los planetas, satélites, asteroides y otros cuerpos menores del sistema solar. Las nubes moleculares, estaban compuestas principalmente de hidrógeno, algo de helio y pequeñas cantidades de otros elementos pesados provenientes de episodios previos de generaciones estelares. A medida que la región protosolar​ se convertía en el nuevo sistema solar, colapsaba y la conservación del momento angular hizo que rotase más rápido el centro, donde se acumuló la mayor parte de la masa y se volvió cada vez más caliente que la zona más distante.​ A medida que la nebulosa rotaba más deprisa, la contracción hizo que comenzara a aplanarse en un disco protoplanetario ​ y una densa y caliente protoestrella en el centro.​ Se creía que su composición sería más o menos la del Sol actual: aproximadamente 98 % (por masa) de hidrógeno y helio presente desde el Big Bang, y 2 % de elementos más pesados creados por generaciones anteriores de estrellas que murieron y los expulsaron de vuelta al espacio interestelar. Los planetas se formaron por acreción a partir de este disco. El gas y el polvo son atraídos gravitatoriamente entre sí y se unen para formar cuerpos cada vez más grandes, los planetas. En este contexto, cientos de protoplanetas podrían haber surgido en el temprano sistema solar y fueron fusionándose o se destruyeron dando lugar a los planetas, los planetas enanos y el resto de cuerpos menores. El sistema solar evolucionó mucho desde su formación inicial. Muchas lunas formaron discos de gas y polvo circulares alrededor de los planetas a los que pertenecen, mientras se cree que otras lunas se formaron de manera independiente y más tarde fueron capturadas por sus planetas. La Luna puede ser el resultado de una colisión gigante. Estas colisiones entre cuerpos aún se producen y han sido fundamentales para la evolución del sistema solar. Las posiciones de los planetas se desplazaron con frecuencia. Ahora se cree que esta migración planetaria fue responsable de gran parte de la evolución temprana del sistema solar. Hay quienes creen que los planetas intercambiaron su orden en el sistema solar anterior.

El mecanismo actualmente aceptado por el cual los planetas se formaron es conocido como acreción, en el que los planetas comenzaron como granos de polvo en órbita alrededor de la protoestrella central, que inicialmente se formaron por el contacto directo entre grupos de entre uno y diez kilómetros de diámetro, que a su vez colisionaron para formar cuerpos más grandes (planetesimales), de aproximadamente 5 km de tamaño, gradualmente incrementados por colisiones adicionales de 15 cm por año durante el transcurso de los siguientes pocos millones de años. Por sus puntos de ebullición más altos, los metales y silicatos existían en forma sólida cerca del Sol, en el cálido sistema solar interior; estos fueron finalmente los componentes de los planetas rocosos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Los conglomerados comenzaron a formar planetas en el disco de gas y polvo rotando alrededor de nuestro sol inicial. Debido a que los metales solo eran una pequeña parte de la nebulosa solar, los planetas terrestres no se podían hacer muy grandes. Los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) se formaron más lejos, más allá de la línea de congelación, el límite entre las órbitas de Marte y Júpiter donde las temperaturas son lo suficientemente bajas como para que los compuestos volátiles permanezcan sólidos. Los hielos que formaban estos planetas eran más abundantes que los metales y silicatos que formaron los planetas terrestres interiores, lo que les permitió crecer hasta ser lo suficientemente masivos y tener atmósferas de hidrógeno y helio, los elementos más ligeros y abundantes. Todavía más lejos, más allá de la línea de congelación donde más compuestos volátiles de hielo pudieron permanecer sólidos, Júpiter y Saturno consiguieron juntar más material que los planetas terrestres, así como esos componentes eran más comunes. Se convirtieron en gigantes gaseosos. Debido a la gran masa de Júpiter, las resonancias orbitales con Júpiter rigen las órbitas del cinturón de asteroides. Estas resonancias dispersaron a los planetesimales lejos del cinturón de asteroides o los mantuvieron en bandas orbitales estrechas y evitaron que se consolidaran. Júpiter es el joviano más grande porque acumuló gases de hidrógeno y helio por el periodo más largo de tiempo, y Saturno es el siguiente. La composición de estos dos gigantes está dominada por los gases de hidrógeno y helio capturados (aproximadamente 97 % y 90 % de la masa, respectivamente). Los efectos de Júpiter han dispersado la mayor parte de los contenidos originales del cinturón de asteroides. La pérdida de masa es el principal factor que evita que el cinturón de asteroides se consolide como un planeta.

Mientras que Urano y Neptuno capturaron mucho menos material y son conocidos como gigantes de hielo porque se cree que sus núcleos están hechos principalmente de hielo (compuestos de hidrógeno). Los protoplanetas de Urano y Neptuno alcanzaron el tamaño crítico para colapsar mucho después, y por eso capturaron menos hidrógeno y helio, que actualmente constituye cerca del ⅓ de sus masas totales. Mientras los residuos restantes que no llegaron a convertirse en planetas se agruparon en regiones como el cinturón de asteroides, el cinturón de Kuiper y la nube de Oort. El modelo de Niza explica la aparición de estas regiones y propone que los planetas exteriores se podrían haber formado en sitios diferentes de los actuales a los que habrían llegado después de múltiples interacciones gravitatorias entre ellos. De acuerdo con la hipótesis de la nebulosa solar, el cinturón de asteroides inicialmente contenía más que suficiente materia para formar un planeta, y, efectivamente, un gran número de planetesimales se formó ahí.

Satélites:

Los satélites naturales giran alrededor de la mayoría de los planetas y muchos otros cuerpos del sistema solar. Estos satélites naturales han llegado a existir por estas posibles causas: la formación desde un disco protoplanetario propio de los gigantes gaseosos, o por formación a partir de escombros, dado un impacto lo suficientemente fuerte en un ángulo superficial, y por captura de un objeto que paso cerca y colisionó.

Los gigantes gaseosos tienden a tener sistemas interiores de lunas que se originaron a partir del disco protoplanetario, imposibles de alcanzar por la vía de la captura, mientras que la naturaleza gaseosa de los planetas hace que la formación a partir de escombros de colisiones sea imposible. Las lunas exteriores de los gigantes gaseosos tienden a ser pequeñas y tener órbitas que son elípticas y tienen inclinaciones arbitrarias. Estas características son apropiadas para cuerpos capturados. En el caso de los planetas interiores y otros cuerpos sólidos del sistema solar, las colisiones parecen ser el mayor creador de lunas, con un porcentaje del material expulsado por la colisión, terminando en órbita y uniéndose en una o más lunas. Se cree que la Luna se formó de esta manera.

Cinturón de Kuiper y nube de Oort:

El Cinturón de Kuiper fue inicialmente una región externa de cuerpos congelados que carecían de suficiente densidad másica para consolidarse. Originalmente, en su límite interno podría haber estado sólo al otro lado del extremo de Urano y Neptuno cuando éstos se formaron. (Esto es más probable en el rango de 15 -20 UA). El límite externo se encontraba a aproximadamente 30 UA. El cinturón de Kuiper inicialmente lanzaba objetos hacia el sistema solar externo causando las primeras migraciones planetarias.

La resonancia orbital Júpiter-Saturno habría causado que Neptuno atravesara el cinturón de Kuiper dispersando a la mayoría de los objetos hacia adentro, hasta que interactuaron con Júpiter y puestos en su mayoría en órbitas altamente elípticas, o siendo expulsados fuera del sistema solar. Los objetos que terminaron en órbitas muy elípticas formaron la nube de Oort. Más hacia adentro, algunos objetos fueron dispersados hacia fuera por Neptuno, y aquéllos formaron el disco disperso, dando cuenta de la baja masa del cinturón de Kuiper de la actualidad. Sin embargo, un gran número de objetos del cinturón de Kuiper, incluyendo a Plutón, se unieron gravitacionalmente a la órbita de Neptuno, forzándolos hacia órbitas resonantes. 

Teoría de los impactos:

Ocurrió un período de bombardeo pesado que duró varios cientos de millones de años y es evidente en los cráteres que continúan siendo visibles en cuerpos geológicamente muertos del sistema solar. El impacto de los planetesimales en la Tierra se cree que trajo el agua y otros compuestos hidrogenados. Aunque no es ampliamente aceptado, algunos creen que la vida misma fue depositada en el Tierra de esta manera También se cree que los impactos son una parte regular, si bien poco frecuente, en el desarrollo del sistema solar. Además del supuesto impacto que formó la Luna, se cree que el sistema Plutón-Caronte resultó de una colisión entre objetos del cinturón de Kuiper. Además se cree que otros casos de lunas alrededor de asteroides y otros objetos del cinturón de Kuiper son el resultado de colisiones que continuan ocurriendo, por ejemplo la colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 con Júpiter en 1994 y por la huella del impacto de Meteor Crater en el estado americano de Arizona. La teoría del impacto gigante dice que la joven Tierra colisionó con un objeto del tamaño de Marte (Teoría del gran impacto) y de este impacto resultó la formación de la Luna. Se puede encontrar evidencia de las colisiones en las lunas alrededor de algunos asteroides, que actualmente sólo se pueden explicar cómo consolidaciones de material arrojado del objeto de origen sin suficiente energía para escapar de él. Por el bombardeo y colisiones ente planetesimales y protoplanetas se puede explicar la existencia de lunas, órbitas lunares e inclinaciones axiales inusuales entre otras discrepancias en movimientos originalmente muy ordenados, la excesiva cantidad de cráteres en la Luna y otros cuerpos grandes, fechados hasta esta era del sistema solar, también es naturalmente explicado por este proceso. En el modelo de nebulosa solar la única forma en que los planetas pueden obtener lunas es capturándolas. Las dos pequeñas y llanas lunas de Marte son claramente asteroides. Las interacciones orbitales regulares de Júpiter son responsables de que material que alguna vez formó parte del cinturón de asteroides no se desvíe y se acerque a otro planeta  importante. La mayor parte de ese material lleva tiempo dentro de órbitas excéntricas; la masa total del cinturón de asteroides es actualmente menos de un décimo de la masa terrestre.

En un artículo aparecido en 2009 se ha sugerido que nuestro Sol nació formando parte de un cúmulo estelar con una masa de entre 500 y 3000 masas solares y las estrellas que formaron dicho cúmulo se han ido dispersando con los años.

Estudios de las estrellas T Tauri, estrellas jóvenes con masa solar prefundida, que se creían similares al Sol en este punto de su evolución, mostraron que están frecuentemente acompañadas por discos de materia preplanetaria.​ Estos discos se extienden por varias UA y son bastante fríos, alcanzando apenas 1000 K en su punto más caliente.​

Luego de  cincuenta millones de años, la densidad del hidrógeno y la presión en el centro de la protoestrella, que pasaría a ser el Sol,  se hicieron tan grandes que comenzó la fusión termonuclear.​ La temperatura, la velocidad de reacción, la presión y la densidad aumentaron hasta alcanzar el equilibrio hidrostático, en la cual la presión térmica igualó a la fuerza gravitatoria. Desde ahí el Sol entró en la secuencia principal, en la que estará unos diez mil millones de años; El viento solar formó la heliosfera que juntó los restos de gas y polvo del disco protoplanetario y los expulsó al espacio interestelar, con lo que terminó el proceso de formación planetaria. Desde entonces, el Sol se ha ido haciendo cada vez más brillante.​

Estas son las ideas que se tenían hasta mediados del siglo pasado sobre el origen y evolución de nuestro sistema solar. Comenzaron a surgir muchas preguntas que no se encontraba su respuesta lógica y se tejieron nuevas hipótesis sustentadas con los avances científicos del siglo pasado y el  actual. El lanzamiento de nuevas misiones espaciales a los confines del sistema solar y las imágenes del telescopio espacial Hubble aportaron nuevas pruebas y dieron pie a repensar todas las teorías que hasta el momento existía. Pero eso es tema de un nuevo post.

 

 

 

 

 


admin

Soy licenciado en Ciencias Geológicas, egresado de la Universidad de Buenos Aires (UBA), Argentina y Máster en Ciencias Hidricas. Trabaje en exploración de hidrocarburos durante 18 años. Actualmente me desempeño como consultor en Medio Ambiente e Hidrologia.

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