{"id":154969,"date":"2014-07-15T06:01:12","date_gmt":"2014-07-15T12:01:12","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=154969"},"modified":"2017-04-04T17:55:48","modified_gmt":"2017-04-04T20:55:48","slug":"por-que-marte-crecio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/por-que-marte-crecio\/","title":{"rendered":"Por qu\u00e9 Marte no creci\u00f3"},"content":{"rendered":"
\"Escaso

Nasa<\/span>Escaso peso: con el nombre del dios romano de la guerra, Marte, a diferencia de lo esperado, posee un 10% de la masa de la TierraNasa<\/span><\/p><\/div>\n

Si los romanos antiguos hubieran sabido el tama\u00f1o real del planeta Marte, tal vez no lo hubieran bautizado con el nombre de su dios de la guerra. En realidad, Marte se asemejar\u00eda m\u00e1s a un guerrero enano que a un gigante, en el caso que su cuerpo fuera proporcionalmente similar a las dimensiones del planeta del mismo nombre. Marte es el segundo menor planeta del sistema solar, con un d\u00e9cimo de la masa de la Tierra. Y el motivo de su peque\u00f1ez es uno de los principales temas abiertos para los astr\u00f3nomos y geof\u00edsicos que estudian la formaci\u00f3n de los planetas solares. Con todo, expertos en mec\u00e1nica celeste de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), creen haber hallado finalmente una soluci\u00f3n satisfactoria para ese problema.<\/span><\/p>\n

Las simulaciones en computadora de la formaci\u00f3n del sistema solar han explicado la posici\u00f3n y las propiedades f\u00edsicas de varios de los planetas y dem\u00e1s cuerpos celestes que giran alrededor del Sol. Marte, empero, todav\u00eda forma parte de los cuerpos cuyo origen es un misterio. De acuerdo con esas simulaciones, la masa del planeta rojo deber\u00eda ser tan grande como la de la Tierra o la de Venus, que son similares. Algunos cient\u00edficos han propuesto teor\u00edas para resolver tal disparidad. La principal de ellas, a la que se conoce como escenario del grand tack<\/i>, asume que una serie de eventos poco probables cuando se acomodaron los planetas, en los albores del sistema solar, hace unos 4 mil millones de a\u00f1os, gener\u00f3 condiciones favorables para la formaci\u00f3n de un planeta Marte peque\u00f1o. \u201cLo bueno de nuestro trabajo radica en hallar una explicaci\u00f3n para Marte de una manera mucho m\u00e1s sencilla y probable\u201d, dice el astr\u00f3nomo Othon Winter, de la Facultad de Ingenier\u00eda de la Unesp de Guaratinguet\u00e1, que forma parte del equipo que sugiri\u00f3 un nuevo modelo para la formaci\u00f3n del planeta en cuesti\u00f3n en febrero de este a\u00f1o en el Astrophysical Journal<\/i>.<\/p>\n

\"\"Infograf\u00eda: Ana Paula Campos \/ Ilustraci\u00f3n: Guilherme lepca<\/span><\/a>El astr\u00f3nomo Andr\u00e9 Izidoro, quien finaliz\u00f3 su doctorado en la Unesp en 2013 bajo la supervisi\u00f3n de Winter, tuvo la idea de testear si el tama\u00f1o reducido de Marte podr\u00eda ser consecuencia de la falta de \u201cmateriales de construcci\u00f3n\u201d en las inmediaciones marcianas durante los or\u00edgenes del sistema solar. En el caso de este nuevo escenario, hace 4 mil millones de a\u00f1os se habr\u00eda suscitado una gran laguna de materia prima en una regi\u00f3n del disco protoplanetario \u2012compuesto por miles de cuerpos similares a las lunas y los asteroides actuales que originaron los planetas rocosos por medio de colisiones\u2012 cercana a la \u00f3rbita actual de Marte. Izidoro, que ahora realiza un posdoctorado en el Observatorio de la Costa Azul, de la Universidad de Niza, en Francia, elabor\u00f3 ese modelo con base en teor\u00edas recientes que sugieren que lagunas como esa podr\u00edan haber surgido espont\u00e1neamente en el disco planetario.<\/p>\n

Las simulaciones por computadora basadas en ese nuevo escenario sugieren que Marte habr\u00eda comenzado a formarse en una de las siguientes regiones: cerca de la ubicaci\u00f3n actual de la Tierra o m\u00e1s cerca de donde hoy se encuentra el cintur\u00f3n de asteroides, entre las \u00f3rbitas de Marte y de J\u00fapiter. Ya sea en un caso como en el otro, Marte habr\u00eda migrado muy r\u00e1pidamente hacia la regi\u00f3n carente de material de construcci\u00f3n planetaria y permanecido all\u00ed, a una distancia una vez y media mayor que la que separa a la Tierra del Sol, seg\u00fan las simulaciones en computadora efectuadas por Izidoro y Winter en colaboraci\u00f3n con Nader Haghighipour, de la Universidad de Haw\u00e1i en Manoa, Estados Unidos, y Masayoshi Tsuchida, del Instituto de Biociencias, Letras y Ciencias Exactas de la Unesp en S\u00e3o Jos\u00e9 do Rio Preto.<\/p>\n

Disco original
\n<\/b>Los astr\u00f3nomos creen que ya conocen bastante de la historia del origen del sistema solar, aunque restan detalles por dilucidarse. El Sol, como muchas otras estrellas, surgi\u00f3 a partir del gas y del polvo del medio interestelar que se condensaron en una nube hace 4.600 millones de a\u00f1os. La mayor parte de ese material colaps\u00f3 formando el astro, mientras que el resto permaneci\u00f3 bajo la forma de un disco, girando en torno de la nueva estrella. En ese disco, los granos de polvo se aglomeraron durante el transcurso de millones de a\u00f1os hasta formar cuerpos rocosos con alrededor de 100 kil\u00f3metros de di\u00e1metro similares a los asteroides, que son los denominados planetesimales.<\/p>\n

\"\"Infograf\u00eda: Ana Paula Campos \/ Ilustraci\u00f3n: Guilherme lepca<\/span><\/a>La mayor\u00eda de los planetesimales siguieron colisionando entre s\u00ed hasta formar los embriones planetarios: cuerpos semejantes a los planetas, con una masa variable entre la de la Luna (un cent\u00e9simo de la terrestre) y la de Marte. Algunos de los primeros embriones crecieron lo suficiente como para que su atracci\u00f3n gravitatoria comenzase a succionar el gas del disco protoplanetario, formando los actuales planetas gaseosos gigantes: J\u00fapiter, Saturno, Urano y Neptuno.<\/p>\n

Esa primera fase de la formaci\u00f3n del sistema solar se extendi\u00f3 por un m\u00e1ximo de 10 millones de a\u00f1os y concluy\u00f3 cuando todo el gas del disco se disip\u00f3 o fue capturado por los gigantes gaseosos y por el Sol. El sistema solar todav\u00eda era muy diferente al actual: los gigantes gaseosos orbitaban m\u00e1s cerca del Sol, inmersos en un mar de planetesimales y embriones planetarios. Las colisiones y sacudones gravitacionales que ocurrieron en los 500 millones de a\u00f1os siguientes acabaron por conducir a los gigantes gaseosos hasta sus ubicaciones actuales, empujando a los cuerpos menores hacia bandas espec\u00edficas y m\u00e1s alejadas del Sol, que conforman en cintur\u00f3n de Kuiper, donde se encuentra Plut\u00f3n, y, m\u00e1s all\u00e1, la nube de Oort, de donde provienen muchos cometas.<\/p>\n

Los astr\u00f3nomos Hal Levinson, Alessandro Morbidelli, Kleomentis Tsiganis y el brasile\u00f1o Rodney Gomes, actualmente en el Observatorio Nacional, presentaron ese modelo de formaci\u00f3n inicial del sistema solar en 2005, mediante una serie de art\u00edculos publicados en la revista Nature<\/i>. Esa teor\u00eda se hizo conocida con el nombre de modelo de Niza, porque fue creada cuando sus autores trabajaban juntos en el Observatorio de la Costa Azul.<\/p>\n

\"Puesta

MARS EXPLORATION ROVER MISSION \/ TEXAS A&M \/ CORNELL \/ JPL \/ NASA<\/span>Puesta de sol en Marte, capturada por el robot Spirit: el planeta rojo se form\u00f3 en 2 millones de a\u00f1os, 25 veces m\u00e1s r\u00e1pido que la TierraMARS EXPLORATION ROVER MISSION \/ TEXAS A&M \/ CORNELL \/ JPL \/ NASA<\/span><\/p><\/div>\n

Al mismo tiempo que se formaban los gigantes gaseosos, el choque de planetesimales y embriones planetarios acumulados entre el Sol y J\u00fapiter comenz\u00f3 a originar los planetas rocosos actuales \u2012Mercurio, Venus, Tierra y Marte\u2012, adem\u00e1s del cintur\u00f3n de asteroides situado entre Marte y J\u00fapiter. Fueron necesarios entre 50 y 150 millones de a\u00f1os para que Mercurio, Venus y la Tierra alcanzasen su forma actual, en tanto que Marte se form\u00f3 mucho m\u00e1s r\u00e1pidamente, en menos de 10 millones de a\u00f1os. Izidoro dedic\u00f3 su doctorado justamente a simular ese per\u00edodo final de la formaci\u00f3n de los planetas. \u201cNuestras simulaciones, as\u00ed como la mayor\u00eda de las realizadas por otros investigadores, generalmente fallaban en la concepci\u00f3n de Marte\u201d, comenta Izidoro. \u201cGeneraban dos o tres planetas similares a la Tierra y Venus, pero nunca algo semejante a Marte\u201d.<\/p>\n

Por la misma \u00e9poca en que Izidoro inici\u00f3 su doctorado, la comunidad astron\u00f3mica internacional comenz\u00f3 a vislumbrar cu\u00e1l era el principal inconveniente de las simulaciones. En \u00e9stas se asum\u00eda que la cantidad de planetesimales y embriones planetarios variaba en forma leve a lo largo del disco protoplanetario. Posteriormente, diversos estudios comenzaron a mostrar que podr\u00eda surgir un planeta menor en las proximidades actuales de Marte si la distribuci\u00f3n de material variara de manera abrupta, con una estrecha banda orbital conteniendo material cerca de la actual \u00f3rbita de la Tierra, seguida de otra banda con menos material en la regi\u00f3n donde actualmente se encuentra el planeta rojo.<\/p>\n

El contexto m\u00e1s famoso para explicar esa distribuci\u00f3n infrecuente de material se denomin\u00f3 grand tack<\/i>. Seg\u00fan ese escenario, planteado en 2011 en la revista Nature<\/i>, al final de la primera fase de formaci\u00f3n del sistema solar, cuando los gigantes gaseosos ya hab\u00edan surgido, las fuerzas gravitacionales actuantes entre el resto de gas a\u00fan circundante en el disco protoplanetario y los gigantes gaseosos provocaron que J\u00fapiter y Saturno avanzaran en direcci\u00f3n al Sol. En ese trayecto, los gigantes gaseosos salieron de sus \u00f3rbitas originales, distantes alrededor de cuatro unidades astron\u00f3micas \u2012una unidad astron\u00f3mica es la distancia que separa a la Tierra del sol\u2012 y migraron hasta una regi\u00f3n donde actualmente orbita Marte, a 1,5 unidades astron\u00f3micas. En esa secuencia, interacciones complejas de las fuerzas gravitacionales actuando sobre el gas y los gigantes gaseosos indujeron un cambio en el sentido de migraci\u00f3n de los planetas, enviando a J\u00fapiter y Saturno de regreso a sus \u00f3rbitas m\u00e1s alejadas. Las simulaciones demostraron que el desplazamiento abrupto de esos dos planetas habr\u00eda esparcido los cuerpos del disco protoplanetario, generando una distribuci\u00f3n desigual de material que explicar\u00eda la conformaci\u00f3n\u00a0 de Marte. Ese escenario fue bautizado grand tack<\/i> por uno de sus autores, Alessandro Morbidelli, del Observatorio de la Costa Azul, lo que alude a la maniobra de tacking<\/i>, cuando los barcos de vela revierten su curso en relaci\u00f3n con el sentido del viento.<\/p>\n

La gran laguna
\n<\/b>Aunque el escenario del grand tack<\/i> sea factible, Izidoro nota que el modelo s\u00f3lo funciona para una combinaci\u00f3n muy precisa de las propiedades f\u00edsicas del disco protoplanetario y de los gigantes gaseosos. \u201cEs muy poco probable que la reversi\u00f3n del desplazamiento de J\u00fapiter haya ocurrido exactamente en la actual \u00f3rbita de Marte\u201d, explica. \u201cSi las propiedades del disco y de los planetas fuesen levemente diferentes, las simulaciones del modelo formar\u00edan un sistema solar completamente distinto del real\u201d.<\/p>\n

En busca de una alternativa al grand tack<\/i>, Izidoro decidi\u00f3 estudiar una idea propuesta en 2008 por el astr\u00f3nomo Liping Jin, de la Universidad de Jilin, en China. Jin y sus colegas propusieron que la distribuci\u00f3n de los cuerpos rocosos en el disco protoplanetario podr\u00eda contener una gran laguna de densidad en las adyacencias de la \u00f3rbita de Marte. Pero el origen de esa laguna ser\u00eda m\u00e1s remoto que el que supone el escenario del grand tack<\/i>. Ella se habr\u00eda originado debido a las propiedades del gas y del polvo en la infancia del disco protoplanetario, antes de la formaci\u00f3n de los gigantes gaseosos. Incluso en esa \u00e9poca, los efectos de la radiaci\u00f3n solar y de los rayos c\u00f3smicos, combinados con el hecho de que el gas del disco planetario girase con mayor velocidad y m\u00e1s cerca del Sol, podr\u00edan generar una laguna de densidad, una zona con menos gas y polvo que, millones de a\u00f1os m\u00e1s tarde, podr\u00eda derivar en una banda con menos planetesimales y embriones planetarios, justamente en la \u00f3rbita actual de Marte.<\/p>\n

Inspir\u00e1ndose en ese contexto, Izidoro y sus colegas llevaron a cabo simulaciones en computadora que comenzaban suponiendo un disco con casi mil planetesimales y alrededor de 150 embriones planetarios entre el Sol y J\u00fapiter, con una laguna de densidad cercana a la actual ubicaci\u00f3n de Marte. El equipo efectu\u00f3 84 simulaciones utilizando el cluster<\/i> de computadoras del laboratorio del Grupo de Din\u00e1mica Orbital y Planetolog\u00eda de la Unesp de Guaratinguet\u00e1. Cada simulaci\u00f3n comenzaba asumiendo condiciones iniciales diferentes, variando par\u00e1metros tales como las \u00f3rbitas de J\u00fapiter y Saturno, el ancho, la posici\u00f3n y la intensidad de la laguna de densidad.<\/p>\n

El resultado de cada simulaci\u00f3n es una especie de pel\u00edcula en c\u00e1mara r\u00e1pida, con uno a tres meses de duraci\u00f3n, que retratan mil millones de a\u00f1os de colisiones y acrobacias interplanetarias. El resultado de una \u00fanica simulaci\u00f3n es similar a un filme de ciencia ficci\u00f3n, que relata una historia alternativa del sistema solar, m\u00e1s fiel a las leyes de la f\u00edsica. Con todo, al comparar los resultados de muchas simulaciones diferentes, los cient\u00edficos pueden darse una idea de lo que es m\u00e1s probable que haya sucedido en el pasado del sistema solar.<\/p>\n

Las simulaciones donde un planeta con las dimensiones y la ubicaci\u00f3n actual de Marte permanec\u00eda orbitando el Sol de manera estable eran aqu\u00e9llas que asum\u00edan una laguna de densidad en el disco protoplanetario a una distancia entre 1,5 y 2,5 unidades astron\u00f3micas, con una cantidad de material entre un 50% a un 75% menor que la del promedio del disco. Las simulaciones tambi\u00e9n dejaron en claro que, contrariamente a lo que se pensaba, Marte no comienza a formarse en la regi\u00f3n con escasez de material. En la mitad de las simulaciones exitosas, Marte surge en una zona cercana a donde se formaron la Tierra y Venus, mientras que en el resto de las simulaciones, nace m\u00e1s lejos del Sol, del otro lado de la laguna. Las fuerzas gravitatorias entre el Sol, los gigantes gaseosos y los planetas nacientes, no obstante, acabaron por empujar a Marte hacia la laguna, donde su crecimiento se interrumpi\u00f3. \u201cLa laguna posee tan poco material que casi no hay colisiones en esa zona\u201d, explica Winter. \u201cAll\u00ed, ni siquiera podr\u00eda originarse un peque\u00f1o planeta\u201d.<\/p>\n

Adem\u00e1s Marte, las simulaciones tambi\u00e9n lograron originar planetas muy parecidos a la Tierra y Venus, aparte de un cintur\u00f3n de asteroides con \u00f3rbitas similares a las de los asteroides reales. Sin embargo, no consiguieron generar un an\u00e1logo de Mercurio. De hecho, Mercurio viene siendo relativamente ignorado hasta ahora por la mayor\u00eda de los modelos. \u201cPero algunos cient\u00edficos ya se encuentran trabajando sobre nuestro modelo para ocuparse de eso\u201d, dice Izidoro. \u201cAhora, la inc\u00f3gnita es Mercurio\u201d.<\/p>\n

El tiempo que les insume formarse a los planetas similares a la Tierra y Marte en las simulaciones tambi\u00e9n coincide con los tiempos de desarrollo que los geoqu\u00edmicos estiman comparando la proporci\u00f3n de elementos qu\u00edmicos radioactivos en las rocas terrestres y en los meteoritos marcianos. Marte habr\u00eda concluido su crecimiento en forma prematura, tan s\u00f3lo 2 millones de a\u00f1os despu\u00e9s de comenzar a formarse. En tanto, la fase de desarrollo de la Tierra habr\u00eda tardado alrededor de 50 millones de a\u00f1os.<\/p>\n

Winter hace hincapi\u00e9 en que el estudio presenta aplicaciones que van m\u00e1s all\u00e1 de la formaci\u00f3n de Marte y del sistema solar. \u201cSe est\u00e1 descubriendo una gran variedad de sistemas planetarios extrasolares, muy diferentes a nuestro sistema solar y, todav\u00eda sin explicaci\u00f3n\u201d, comenta el astr\u00f3nomo. \u201cLos modelos que esbozan sus or\u00edgenes tambi\u00e9n plantean un disco protoplanetario con densidad uniforme, sin lagunas\u201d.<\/p>\n

\u201cEse d\u00e9ficit local de planetesimales y embriones que asumen, si bien es extremo, es esperable\u201d, dice el astr\u00f3nomo brasile\u00f1o Wladimir Lyra, del Laboratorio de Propulsi\u00f3n a Chorro de la Nasa. En 2008, Lyra y sus colaboradores realizaron simulaciones para estudiar el efecto del movimiento turbulento del material del disco protoplanetario en la formaci\u00f3n de los planetesimales. \u201cLa distribuci\u00f3n heterog\u00e9nea de gas y rocas emergente de nuestros modelos coincide razonablemente bien con las que Izidoro y sus colegas necesitan para el modelo de ellos\u201d.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nLa din\u00e1mica orbital de peque\u00f1os cuerpos (n\u00ba 2011\/ 08171-3<\/a>); Modalidad<\/b>\u00a0Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/b> Othon Cabo Winter\u00a0 (Facultad de Ingenier\u00eda de Guaratinguet\u00e1\/ Unesp); Inversi\u00f3n<\/b> R$ 560.886,80 (FAPESP).<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nIZIDORO, A. et al.<\/em>, Terrestrial planet formation In a protoplanetary disk with a local mass depletion: a successful scenario for the formation of Mars<\/a>. The Astrophysical Journal.<\/b> v. 782: 31. 10 feb. 2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un grupo brasile\u00f1o propone una teor\u00eda que explica el tama\u00f1o de Marte","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[274,275,288,289],"coauthors":[103],"class_list":["post-154969","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-astronomia-es","tag-biodiversidad","tag-computacion","tag-comunicacion"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/154969","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=154969"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/154969\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=154969"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=154969"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=154969"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=154969"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}