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Las manchas oscuras de la Luna apuntan a un enorme trastorno de las órbitas planetarias mucho después de la formación del sistema solar.

Las gentes de todas las culturas han quedado fascinadas con las “manchas oscuras” de la Luna, que parecen componer la figura de un conejo, de sapos o el rostro de un hombre. Con las misiones Apolo, los científicos descubrieron que esos rasgos son en realidad enormes cuencas de impacto que fueron inundadas con lava que ahora está solidificada.

Una de las sorpresas fue que esas cuencas se formaron relativamente tarde en la historia del sistema solar, aproximadamente unos 700 millones de años después de la formación de la Tierra y de la Luna. Ahora, muchos científicos creen que estas cuencas lunares de impacto son testigos de un enorme aumento en la tasa de bombardeo de los planetas, el así llamado bombardeo pesado tardío (LHB = Late Heavy Bombardment). Sin embargo, se considera la causa de un acontecimiento tan intenso es uno de los misterios mejor guardados de la historia de nuestro sistema.

En una serie de tres artículos publicados en la revista Nature, un equipo internacional de científicos planetarios compuesto por Rodney Gomes (Observatorio Nacional del Brasil), Harold Levison (Southwest Research Institute, Estados Unidos), Alessandro Morbidelli (Observatoire de la Côte d'Azur, Francia) and Kleomenis Tsiganis (OCA y University de Thessaloniki, Grecia), que se unieron en un programa de visitantes que se realizó en el Observatorio de la Costa Azul en Niza, propuso un modelo que no solamente resuelve naturalmente el misterio del origen del LHB sino que también explica muchas de las características observadas en nuestro sistema planetario.

Este nuevo modelo dice que los cuatro planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), se formaron en una configuración orbital muy compacta, que estaba rodeada por un disco de objetos pequeños (conocidos como planetesimales) hechos de hielo y roca. Las simulaciones numéricas realizadas por el equipo de Niza demuestran que algunos de esos planetesimales se escaparon lentamente del disco a causa de los efectos gravitatorios de los planetas. Estos planetas diseminaron a los objetos más pequeños por todo el sistema solar, algunas veces hacia afuera y otras veces hacia adentro.

“Como nos enseñó Isaac Newton, por cada acción hay una reacción igual y opuesta”, dice Tsiganis. “Si un planeta lanza un planetesimal fuera de nuestro sistema solar, el planeta se mueve hacia el Sol, apenas un poquito, en compensación. Si, por otro lado, el planeta lanza el planetesimal hacia adentro, el planeta da un pequeño salto que lo aleja del Sol”.

Las simulaciones realizadas muestran que, en promedio, Júpiter se movió hacia adentro mientras que los otros planetas gigantes se movieron hacia afuera.

Inicialmente fue un proceso muy lento, y le tomó millones de años a los planetas para trasladarse apenas un poco. Luego, según este nuevo modelo, después de 700 millones de años, la situación cambió bruscamente.

En esa época, Saturno migró a través del punto donde su período orbital era exactamente el doble que el de Júpiter. Esta configuración orbital especial hizo que las órbitas de Júpiter y de Saturno se hicieran de pronto más elípticas.

“A causa de ésto, las órbitas de Urano y de Neptuno enloquecieron”, dice Gomes. “Se hicieron muy excéntricas y comenzaron a separarse gravitatoriamente una de otra, y de Saturno también”.

El equipo de Niza opina que esta evolución de las órbitas de Urano y de Neptuno fue la causa del LHB en la Luna. Sus simulaciones computarizadas muestran que estos planetas penetraron muy rápidamente el disco de planetesimales, diseminándolos por todo el sistema planetario. Muchos de estos objetos entraron en el sistema solar interior donde salpicaron a la Tierra y a la Luna con sus impactos. Además, el proceso desestabilizó las órbitas de los asteroides, los que de esa forma debieron contribuir también al LHB. Finalmente, los efectos gravitatorios del disco planetesimal hicieron que Urano y Neptuno evolucionaran hacia sus órbitas actuales.

“Es muy convincente”, dice Levison. “Hemos corrido varias docenas de simulaciones de este proceso, y estadísticamente los planetas finalizaron con órbitas muy similares a las que vemos, con las separaciones, excentricidades e inclinaciones correctas. De modo que, además de explicar el LHB, podemos explicar también las órbitas de los planetas gigantes. Ningún otro modelo ha podido hacer ésto antes”.

Sin embargo, quedaba todavía otra valla por superar. Actualmente el sistema solar contiene una población de asteroides que sigue esencialmente la misma órbita que Júpiter, pero que antecede o sigue al planeta a una distancia angular de aproximadamente 60 grados. Las simulaciones de computadora muestran que estos cuerpos, conocidos como “asteroides troyanos”, deberían haberse perdido a medida que cambiaban las órbitas de los planetas gigantes.

“Nos sentamos durante meses preocupándonos por este problema, que parecía invalidar nuestro modelo”, dice Morbidelli, “hasta que nos dimos cuenta que si un pájaro puede escapar de una jaula abierta, otro puede entrar y hacer nido en ella”.

El equipo de Niza encontró que algunos de los mismos objetos que estaban impulsando la evolución planetaria, y que causaron el LHB, también habrían sido capturados en las órbitas de los asteroides troyanos. En las simulaciones, resultó que los troyanos atrapados reproducían la distribución orbital de los troyanos que observamos, lo que no había tenido explicación hasta ahora. La masa total de los objetos atrapados también resultó consistente con la población observada.

Tomado en su conjunto, el nuevo modelo del equipo de Niza explica las órbitas de los planetas gigantes, de los asteroides troyanos y del evento LHB con una precisión sin precedentes. “Nuestro modelo explica tantas cosas que creemos que es básicamente correcto”, dice Morbidelli. “La estructura del sistema solar exterior muestra que probablemente los planetas sufrieron un sacudón bastante después de que el proceso de formación planetaria hubiera finalizado”.

NOTA: Puede leerse una versión diferente y más resumida de este tema en el artículo de Astroseti “Resolviendo tres misterios de golpe”.

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Web Site: Space Reference
Artículo: “Lunar "dark spots" point to an upheaval in planetary orbits long after the formation of the solar system”
Fecha: Mayo 25, 2005

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Para Astroseti.org: Heber Rizzo Baladán

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