¿Cómo se formó el sistema solar?

Nuestro sistema solar tiene 4.500 millones de años y vivimos una época relativamente tranquila: el Sol está en la mitad de su ciclo vital, todos los planetas y la mayoría de los cometas han adquirido hace tiempo órbitas estables, y la caída de un gran asteroide sobre nuestro planeta es un acontecimiento fuera de lo común, sobre el que los distintos medios de comunicación informan ampliamente.

Pero, ¿cómo hemos llegado a tener tan buena suerte? ¿Cómo se formaron el Sol y los planetas junto a él? ¿Cómo adquirieron los planetas sus órbitas? La formación del sistema solar es un complejo rompecabezas para la astronomía moderna y una asombrosa demostración del funcionamiento de las monstruosas fuerzas de la gravedad que operan en vastas escalas de tiempo. Así que vamos a llegar al fondo del asunto.

La nebulosa presolar

Por supuesto, el sistema solar no surgió de la nada. Todas las estrellas se forman por el colapso de nebulosas, que son nubes sueltas de gas y polvo, y nuestro Sol -y el Sistema Solar- no son diferentes de otras estrellas y sistemas planetarios en este sentido. Los astrónomos llaman a esta formación «nebulosa presolar», y por supuesto hace tiempo que desapareció, pero los científicos han visto suficientes sistemas estelares en diversas etapas de formación en toda la galaxia para obtener una imagen general fiable.

Sin embargo, la nebulosa en sí es bastante estable y no se derrumbará en un sistema solar sin algún «estímulo» que haga que empiece a encogerse. En nuestro caso, podemos dar las gracias a una explosión de supernova cercana cuya onda de choque aplastó la nebulosa presolar, provocando su contracción.

Las nebulosas son lugares de formación estelar activa.

Dicho esto, los investigadores pueden afirmar razonablemente que una supernova de este tipo explotó relativamente cerca según los estándares cósmicos, porque este tipo de explosiones estelares producen grandes cantidades de ciertos elementos radiactivos que normalmente no se encuentran en el interior de las nebulosas presolares, y sin embargo los observamos en nuestro sistema solar.

Como resultado, en algún momento, la transición de nebulosa a sistema solar se hizo irreversible. A lo largo de muchos millones de años, la nebulosa se encogió y se calentó, llegando finalmente a un punto en el que la protosolar estaba rodeada por un disco delgado de gas y polvo que giraba rápidamente.

Y ahí es donde empezó la parte divertida.

Aparecen los planetas.

Hace cuatro mil quinientos millones de años, nuestro Sol aún no era una estrella tan brillante como lo es hoy. Era compacto y muy, muy caliente, pero aún no había alcanzado la densidad y la temperatura críticas necesarias para mantener la fusión nuclear en su núcleo.

Y mientras el Sol se encontraba en esta fase embrionaria, los planetas comenzaron su lenta formación en forma de vals. Más cerca de la joven estrella, había suficiente calor y luz para dejar sólo material pétreo en estas zonas: el hielo se evaporó y varios gases, como el hidrógeno y el helio, simplemente volaron hacia las profundidades del joven sistema solar. Los trozos de roca restantes no tuvieron más remedio que pegarse lentamente bajo la acción de la gravedad, formando grupos cada vez más grandes.

Una protosolar con protoplanetas en la obra de arte.

Con el tiempo, una vez transcurrido el tiempo suficiente (y el Universo tiene más de 13.000 millones de años y, al parecer, suficiente tiempo libre), estos trozos formaron planetesimales, pequeños embriones de planetas. Fueron muchos, y fue una época bastante brutal para nuestro sistema solar, ya que estos planetesimales chocaron, colapsaron y se transformaron innumerables veces. Nuestra propia Tierra colisionó entonces con un objeto casi del tamaño de Marte y los restos de este impacto acabaron convirtiéndose en la Luna.

Sin embargo, fuera de la zona que acabó convirtiéndose en el cinturón de asteroides, la formación de los planetas tuvo lugar de forma diferente. Allí era lo suficientemente frío como para que el hielo «sobreviviera», permitiendo que los núcleos planetarios crecieran hasta alcanzar tamaños enormes en un corto período de tiempo.

Entonces, estos grandes núcleos con una poderosa gravedad empezaron a atraer el material circundante, en su mayoría sólo hidrógeno y gas de helio que había volado desde el interior del sistema solar. Con el tiempo, estos mundos empezaron a estar envueltos en un denso manto de atmósfera, y así nacieron los planetas gigantes.

Bombardeo intenso tardío

Avanza rápidamente 500 millones de años. La temperatura y la presión en el núcleo del Sol alcanzaron por fin valores suficientes para iniciar la fusión nuclear, que sigue produciéndose en la actualidad. Al hacerlo, la gravedad de nuestra luminaria estabilizó los planetas rocosos interiores en sus órbitas.

Una época de miedo para los planetas interiores: fueron literalmente bombardeados con asteroides durante cientos de millones de años.

Pero aquí los gigantes gaseosos exteriores estaban rodeados de enjambres de restos del caótico proceso de construcción de planetas. El resultado fue una danza gravitacional de proporciones verdaderamente cósmicas.

Los astrónomos sospechan que los cuatro planetas gigantes de nuestro sistema solar -Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno- se formaron originalmente mucho más juntos de lo que están hoy, y las interacciones gravitatorias con los restos que quedaron a su alrededor les obligaron a cambiar de órbita. Se necesitaron cientos de millones de años para rehacer nuestro sistema solar y los científicos tienen varias explicaciones posibles sobre cómo pudo ocurrir.

En un escenario, Júpiter y Saturno se movieron hacia el interior del Sol, haciendo que Urano y Neptuno se movieran hacia el exterior. En otro escenario, los planetas del Sistema Solar exterior jugaron a un juego de «voltear la patata caliente gravitacional» con otro quinto planeta gigante adicional, que finalmente fue expulsado por completo del Sistema Solar, o que ahora está en su retaguardia (y puede ser el Noveno Planeta). Pues bien, en este último escenario, Júpiter podría acercarse a la órbita de Marte antes de regresar, perturbando así las órbitas de los demás mundos exteriores.

Sea cual sea la forma en que se produjo la reordenación de los planetas gigantes, provocó un verdadero caos en el sistema solar. Los astrónomos creen que la migración de los planetas exteriores dio lugar a una época denominada bombardeo pesado tardío: debido a las perturbaciones gravitatorias, los cometas y asteroides empezaron a chocar fuertemente en el sistema solar interior hace unos 4.000 millones de años, y este caos duró varios cientos de millones de años.

Los desplazamientos de las órbitas de los gigantes gaseosos perturbaron la estabilidad de todo el «material de construcción» restante en el Sistema Solar, bien enviándolo a órbitas lejanas en las afueras heladas de nuestro sistema estelar (donde varios cometas llegan ocasionalmente más cerca del Sol), o bien, a la inversa, «lanzándolo» hacia el interior, creando así problemas para los planetas rocosos.

Vivimos en tiempos de un Sol estable y eso no cambiará en mucho tiempo.

A pesar de este bombardeo catastrófico, las cosas no estaban tan mal: una procesión de cometas que se precipitaba hacia el sistema solar interior llevaba agua en abundancia a los mundos rocosos, ayudando potencialmente a crear vida en la Tierra, después de que nuestro sistema estelar volviera a ser estable, por supuesto.

Tras el final del bombardeo pesado, hace unos 3.800 millones de años, nuestro sistema solar llegó a un estado casi moderno: el sol empezó a tener un aspecto casi moderno, sólo que brillando un poco más. Todos los planetas habían entrado en órbitas estables. Sólo los gigantes gaseosos siguieron adquiriendo satélites, «sacando» rocas inestables del cinturón de asteroides o de Kuiper.

En cuanto al futuro, es difícil predecir el comportamiento de un sistema de millones de componentes en movimiento dentro de unos cuantos miles de millones de años. Pero es posible que nuestro sistema solar permanezca estable durante mucho tiempo, hasta que el Sol se quede sin combustible y se convierta en una gigante roja, matando así a los planetas interiores.

Sin embargo, es posible que los cambios globales se produzcan antes: por ejemplo, dentro de unos miles de millones de años la órbita de Marte podría alargarse más y sobrepasar la órbita de la Tierra, lo que podría tener consecuencias catastróficas. Un problema similar podría ocurrirle a Mercurio: su órbita podría estirarse, provocando una interacción gravitatoria con Venus que lo sacara del sistema solar.

En cualquier caso, todos estos posibles acontecimientos ocurrirán extremadamente pronto, incluso para los estándares del Universo, por lo que sólo podemos alegrarnos de estar viviendo un periodo tranquilo de la existencia del Sistema Solar.