Miles de millones de cuerpos celestes con formato irregular, la mayoría del tamaño de una piedra y unos pocos con cientos de kilómetros diámetro, giran alrededor del Sol en la zona comprendida entre las órbitas de Marte, el último de los cuatro planetas rocosos, y Júpiter, el mayor de nuestro sistema planetario. Este grupo de rocas en órbita compone lo que se dio en denominar el cinturón de asteroides. El origen de este conglomerado de asteroides constituye un misterio, aunque las concepciones más aceptadas parten del supuesto de que había una cantidad mucho mayor de materia en esa región en los orígenes del Sistema Solar y, por algún motivo, el 99% de la misma habría sido expelida de allí. Los astrofísicos André Izidoro, del Grupo de Dinámica Orbital y Planetología de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Guaratinguetá, y Sean Raymond, de la Universidad de Burdeos, en Francia, postularon un nuevo modelo, basado en simulaciones de computadora, para explicar el origen del cinturón de asteroides, y que adopta un enfoque radicalmente opuesto a las ideas tradicionales. El dúo publicó un artículo el 13 de septiembre en la revista científica Science Advances donde describe su modelo alternativo.
Según los dos astrofísicos, la zona ocupada actualmente por el cinturón habría sido un enorme vacío, desprovisto de materia durante el surgimiento del Sistema Solar, hace alrededor de 4.500 millones de años, en lugar de haber sido un sitio con gran concentración de masa, tal como sostienen los modelos más difundidos. De acuerdo con esta nueva propuesta, la configuración actual del cinturón no deriva de una enorme pérdida de materia en el transcurso de la historia del sistema, sino de una modesta ganancia de materia. “La porción más exterior del cinturón se habría originado como un subproducto del proceso de formación del núcleo sólido de los planetas gaseosos gigantes, es decir, Júpiter y Saturno”, explica Izidoro. “En tanto, la parte interior se habría conformado a partir de los residuos de los embriones planetarios que dieron origen a los planetas terrestres: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte”. A la luz de esta hipótesis, los conglomerados de materia que no formaron parte de la composición de los planetas gaseosos ni de los terrestres, especialmente de Júpiter y de Marte, habrían sido expulsados hacia esa zona vacía del Sistema Solar naciente como consecuencia de interacciones gravitatorias y por efecto de la fuerza de arrastre del gas presente en el espacio. Así es como habría surgido el cinturón, “una suerte de campo de refugiados cósmicos”, tal la metáfora que empleó Raymond para describir ese recoveco de rocas de diversos tamaños.
El nuevo modelo también suministra una explicación referente a la disposición de los principales tipos de asteroides del cinturón. En su porción más externa en relación con el Sol, se concentran los asteroides del tipo C, oscuros y ricos en carbono, que representan el 75% de los objetos del cinturón. En el segmento interior, la mayoría de los objetos son asteroides del tipo S, más brillantes y con alta concentración de sílice, que suman el 17% de los cuerpos del cinturón. Según el modelo propuesto por Izidoro y Raymond, los asteroides del tipo C, también denominados mojados, se habrían originado a partir de los restos de la materia partícipe en el proceso de formación de los planetas gaseosos gigantes. “Puede que el agua de la Tierra también sea proveniente de esos asteroides, que eventualmente chocaron con nuestro planeta aún en fase de formación”, comenta el astrónomo brasileño, quien junto a su colega de Burdeos abordó este tema en otro artículo reciente, publicado el 30 de junio en la revista científica Icarus. Los asteroides del tipo S, considerados secos, serían el sobrante de materia no utilizada en la conformación de Marte y el resto de los mundos terrestres.
Durante meses, Izidoro y Raymond reprodujeron más de 200 simulaciones en computadora de cómo podría haber sido el proceso de formación de los planetas del Sistema Solar y del surgimiento del cinturón de asteroides. En esas simulaciones partieron de la premisa de que entre Marte y Júpiter no había materia primitiva y lograron reproducir virtualmente la configuración actual del cinturón. “Nuestro próximo paso consiste en poner a prueba cada uno de los modelos existentes, el nuestro y los otros, para explicar el cinturón de asteroides y ver qué podemos aprender acerca de la formación del Sistema Solar”, resalta Raymond.
Baja densidad
Para el astrofísico Jorge Meléndez, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), las simulaciones efectuadas por el dúo son muy interesantes y aportan un nuevo enfoque sobre el Sistema Solar. “Este estudio revela que en los comienzos del sistema no necesariamente habría existido un cinturón de asteroides mucho más masivo”, comenta Meléndez. “Uno de los inconvenientes que afronta el modelo actual consiste en suministrar una explicación referente al modo en que ese cinturón [supuestamente masivo en sus albores] habría perdido tanta masa”. Actualmente, la masa del cinturón no supera al 4% de la de la Luna y es más de mil veces menor que la de la Tierra. Pese a que sus asteroides orbitan alrededor de una enorme banda espacial del sistema, el cinturón presenta una baja densidad de objetos en relación con el área delimitada. Tan sólo un cuerpo celeste, el planeta enano Ceres, representa un tercio de la masa total del cinturón.
Proyecto
Formación y dinámica planetaria. Del Sistema Solar a los exoplanetas (nº 16/12686-2); Modalidad Joven Investigador; Investigador responsable André Izidoro (Unesp); Inversión R$ 178.755
Artículos científicos
RAYMOND, S. N. e IZIDORO, A. The empty primordial asteroid belt. Science Advances. 13 sept. 2017.
RAYMOND, S. N. e IZIDORO, A. Origin of water in the inner Solar System: Planetesimals scattered inward during Jupiter and Saturn’s rapid gas accretion. Icarus. 30 jun. 2017.
