El planeta enano Ceres se formó en la zona más fría del Sistema Solar
Un estudio que busca reconstruir el proceso de
formación del planeta enano Ceres fue publicado por investigadores de la Unesp
(Universidad Estadual Paulista) y colaboradores en la revista Icarus.
El trabajo fue realizado por Rafael Ribeiro de
Sousa, profesor del Programa de Posgrado en Física, campus Guaratinguetá.
También firmaron el artículo el profesor Ernesto Vieira Neto, que supervisó a
Ribeiro de Sousa en su investigación doctoral, e investigadores de la
Université Côte d’Azur, en Francia; de la Universidad de Rice, en Estados
Unidos; y el Observatorio Nacional, en Río de Janeiro.
Como explican los autores, Ceres es miembro del
cinturón de asteroides, una colección de cuerpos celestes ubicados entre las
órbitas de Marte y Júpiter. De forma aproximadamente esférica, es el objeto más
grande del Cinturón y concentra un tercio de su masa total. Su diámetro, de
casi 1.000 km, es poco más de un tercio del diámetro de la Luna. Con una
excentricidad de 0,09, tiene una órbita casi circular. Y la inclinación de su
órbita con respecto al plano invariante del Sistema Solar, inferior a 10
grados, es mucho mayor que la inclinación de la órbita terrestre, que es de
1,57 grados.
La masa de Ceres es demasiado pequeña para mantener
una atmósfera por atracción gravitacional. Pero un hecho destacable es que el
amoníaco y los hielos de agua que existen bajo su superficie se evaporan con la
incidencia de la luz solar. Y la niebla formada se dispersa en el espacio
exterior. Los depósitos de hielo brillan intensamente en el fondo de los
cráteres. No se excluye la hipótesis de que puedan albergar alguna forma de
vida primitiva. La Misión Dawn de la NASA, la agencia espacial estadounidense,
que estuvo muy cerca de los asteroides Ceres y Vesta, cartografió estos
cráteres. Un video muy interesante del cráter Occator, compuesto con imágenes
capturadas por la nave espacial, se puede ver en el sitio web de la misión.
El núcleo del planeta enano probablemente esté
compuesto de material pesado: hierro y silicatos. Pero lo que distingue a Ceres
de los objetos vecinos es su capa de hielo de agua y amoníaco. Dado que la
mayoría de los cuerpos del cinturón de asteroides no contienen amoníaco, se
plantea la hipótesis de que Ceres se formó en el exterior, en la región más
fría que se extiende más allá de la órbita de Júpiter, y luego se lanzó a la
zona media del cinturón debido a la gran inestabilidad gravitatoria provocada
por la formación del gas. planetas gigantes Júpiter y Saturno.
«La presencia de hielo de amoníaco es una fuerte
evidencia observacional de que Ceres pudo haberse formado en la región más fría
del Sistema Solar, más allá de la llamada Línea de Hielo, donde las
temperaturas eran lo suficientemente bajas como para que ocurriera la
condensación y el derretimiento de agua y sustancias volátiles tales como
monóxido de carbono [CO]dióxido de carbono [CO2] y amoníaco [NH3]», dice
Ribeiro de Sousa.
Hoy, la Línea de Hielo se encuentra muy cerca de la
órbita de Júpiter. Sin embargo, cuando el Sistema Solar estaba en formación,
hace 4.500 millones de años, la posición de esta zona varió según la evolución
del disco de gas protoplanetario y la formación de los planetas gigantes.
«La fuerte perturbación gravitatoria provocada por
el crecimiento de estos planetas podría haber alterado la densidad, la presión
y la temperatura del disco protoplanetario, lo que habría desplazado la Línea
de Hielo. Esta perturbación en el disco de gas protoplanetario habría provocado
el crecimiento de los planetas, mientras que adquirir gas y sólidos, migrar a
órbitas más cercanas al Sol», explica el profesor Vieira Neto.
«En nuestro trabajo, propusimos un escenario para
explicar por qué Ceres es tan diferente de los asteroides vecinos. En este
escenario, Ceres habría comenzado su formación en una órbita más allá de
Saturno, donde abundaba el amoníaco. Durante el crecimiento de los planetas
gigantes, fue jaló hacia el cinturón de asteroides, como una retirada del
Sistema Solar exterior, y ha sobrevivido hasta hoy, durante 4.500 millones de
años», dice Ribeiro de Sousa.
Para probar esta hipótesis, Ribeiro de Sousa y
colaboradores realizaron una gran cantidad de simulaciones por computadora de
la fase de formación de planetas gigantes dentro del disco de gas
protoplanetario que rodeaba al Sol. En el modelo se consideró en el disco la
presencia de Júpiter, Saturno, embriones planetarios (precursores de Urano y
Neptuno) y una colección de objetos similares en tamaño y composición química a
Ceres. La suposición era que Ceres sería un objeto de tipo planetesimal. Estos
se consideran los «bloques de construcción» de los planetas y otros cuerpos del
Sistema Solar, como asteroides, cometas, etc.
“En nuestras simulaciones comprobamos que la fase de
formación de los planetas gigantes no fue nada suave. Se caracterizó por
gigantescas colisiones entre los precursores de Urano y Neptuno, por la
expulsión de planetas fuera del Sistema Solar e incluso por la invasión de la
región interior. por planetas con masas superiores a tres veces la masa de la
Tierra. Además, la fuerte perturbación gravitatoria dispersó objetos similares
a Ceres a lo largo y ancho. Algunos, con cierta probabilidad, alcanzaron la
región del cinturón de asteroides y adquirieron estabilidad. órbitas, capaz de
sobrevivir a otros eventos», dice el investigador.
Según Ribeiro de Sousa, tres mecanismos principales
actuaron para preservar estos objetos en la región: la acción del gas, que
amortiguó las excentricidades e inclinaciones de sus órbitas; las resonancias
de sus movimientos promedio con Júpiter, que los protegía de eyecciones y
colisiones causadas por este planeta gigante; y encuentros cercanos con los
planetas invasores, que extendieron los planetesimales a regiones internas más
estables del cinturón de asteroides.
“Nuestro principal resultado indica que, en el
pasado, hubo al menos 3.500 objetos similares a Ceres más allá de la órbita de
Saturno. Y que, con esa cantidad de objetos, nuestro modelo mostró que uno de
ellos logró ser transportado y capturado en el cinturón de asteroides, en una
órbita muy similar a la órbita actual de Ceres”, destaca el investigador.
Esta cifra, 3.500 objetos tipo Ceres, ya había sido
estimada por otros estudios, basados en la observación de cráteres y los
tamaños de otras poblaciones de estrellas, situadas más allá de Saturno, como
las que forman el Cinturón de Kuiper, donde orbita Plutón. y otros pequeños
planetas. “Con nuestro escenario pudimos confirmar ese número y explicar las
propiedades orbitales y químicas de Ceres. Este trabajo tiene un punto a favor
de los modelos más recientes de formación del Sistema Solar”, resume Ribeiro de
Sousa.
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