1998

SUMARIO

Conversaciones con Guido Münch

En torno a las teorías de formación
del Sistema Solar

M. C. ANGUITA (IAC)

Guido Münch es un hombre de mirada azul, pícara y amable, al que tantos años mirando en la noche otros mundos no le han hecho olvidar este otro en el que vive y sueña. Y en la enormidad del día apunta con su pequeño telescopio al horizonte para que veamos también las ballenas que dos veces al año cruzan su mirada, mientras emigran de los fríos de Alaska a mares más calientes. La vida de un astrónomo, nos cuenta Guido, es de lo más normal. Pero después de charlar un rato con él, te das cuenta de que en su caso no es del todo cierto. Basta escucharle cómo años atrás, el 12 de noviembre de 1966, se encontraba a 12,5 km de altura sobre la costa de Brasil, tratando de meterse en el cono de totalidad de un eclipse solar. Este cono de sombra iba a una velocidad de 1.200 km/h, así que tardaba 4 minutos y medio en pasar sobre un punto fijo en el suelo; como ellos volaban a 900 km/h podían conseguir acompañar a la sombra durante 7 minutos. Por un error de navegación llegaron 10 minutos antes, así que veían cómo la sombra avanzaba hacia ellos mientras el avión, para hacer tiempo, se movía en forma de ochos y algunos astrónomos comenzaban a marearse. Por fin consiguieron entrar en la banda de totalidad. Guido no se olvida del maravilloso espectáculo, ni de la pequeña ventana desde la que observaba todo. Mientras me dibuja en el aire su tamaño, un recuerdo triste pasa por su cabeza. Esa ventana ya no está: algunos meses después del eclipse, el avión -un CV990 que la NASA destinaba para vuelos de Astronomía- chocó contra otro avión de patrulla submarina. Murieron todos los ocupantes, un grupo de geofísicos que regresaban de una expedición en Alaska.

Han sido miles y miles de años de observaciones y reflexiones lo que ha permitido al ser humano ser consciente de que el Sol es una estrella más entre aquéllas que llenan sus noches. También fue largo el camino para entender que Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno -los planetas visibles a simple vista- no son estrellas errantes, sino cuerpos sin luz propia que, como la Tierra, giran alrededor del Sol.

Ahora sabemos que el Sistema Solar tuvo un origen común hace, al menos, 4.500 millones de años. Y que nuestra estrella se formó, junto a los 9 planetas y otros cuerpos menores (asteroides, cometas...) que la acompañan, a partir de una gran nube de gas y polvo.

Pero las teorías de formación del Sistema Solar hacen aguas y los nuevos descubrimientos no parece que vayan a salvarlas. ¿Podremos finalmente reparar los agujeros o tendremos que cambiarnos de balsa o de teoría? Hablamos con Guido Münch sobre ello:

¿Cuál de las teorías sobre la formación del Sistema Solar tiene más aceptación hoy en día?

"En los últimos dos siglos, cada astrónomo de cierto nombre se veía obligado a crear una teoría del Sistema Solar, por lo cual hay muchas. A su vez, cuanto mejor lo conocemos (y cada día sabemos mucho más debido a las naves espaciales que han estado cerca de los planetas), más se complican.

La teoría clásica de Laplace

"El problema de explicar el Sistema Solar fue formulado hace 200 años y realmente –señala Guido- no ha cambiado mucho desde entonces. Laplace, francés, gran físico y astrónomo que era especialista en mecánica celeste, se hizo el siguiente planteamiento: en el Sistema Solar nos encontramos con un cuerpo central, el Sol, que concentra el 90% de la masa. La de los planetas, siete entonces (aún faltaban por descubrir Neptuno y Plutón), no alcanzan el 1 por mil, pero conservan casi todo el momento angular. El Sol gira muy lentamente, con un período de 27 días, pero los planetas, aunque tienen 1 milésima de la masa, giran muy deprisa, no sólo alrededor del Sol, sino también alrededor de sí mismos (por ejemplo, Júpiter tiene 10 horas de período). Laplace pensó que los planetas se formaron a partir del material que el Sol no pudo acumular, cuando la gran nube original se condensó. Y esto fue porque se estaba moviendo muy rápidamente. El material que el Sol no pudo capturar es el que dio origen a los planetas. La esencia de esta teoría ha sobrevivido desde entonces".

¿Cuál es la razón de que Júpiter tenga un período de rotación de 9 ó 10 horas, mientras que el de la Tierra es de 24 horas?

"La Tierra perdió el 90% de su masa y, quizá, esa masa que perdió se llevó la rotación."

La teoría clásica de Laplace explica la composición y el tamaño de los planetas en función de su distancia al Sol como una consecuencia directa de la propia formación del Sistema Solar. Los planetas más cercanos al Sol eran calentados a una temperatura tal, que el hidrógeno (componente principal de la nube original) no podía condensarse, y al ser gaseoso se escapaba de los planetas llamados "terrestres" (Mercurio, Venus, Tierra y Marte). Por otro lado, los planetas más alejados del Sol recibían mucho menos calor, con lo que los gases de la nube original no se escaparon del todo.

"Con esta teoría se explica que haya dos clases de planetas: unos pequeños, hechos de materiales relativamente pesados, piedras, y otros grandes, hechos de gases como el hidrógeno, mucho más ligeros."

Y añade Guido: "La Tierra se está secando, perdemos agua porque continuamente se pierde el hidrógeno, escapa y el oxígeno se queda. Creemos que casi toda el agua que hay en la Tierra salió de la corteza, se exudó. Y se formó una capa exterior sólida. Mientras que los planetas más distantes son completamente gaseosos y están bien mezclados".

¿Cómo se explica en esta teoría la presencia a tanta distancia del Sol de un cuerpo como Plutón?

"Se piensa que Plutón fue capturado de entre los muchos cuerpos que pueden existir a gran distancia del Sol, en el "cinturón de Kuiper". Neptuno no es tan ligero como Júpiter es mucho más pesado y también debió de ser capturado. Dentro de esta teoría, los cometas tampoco se acomodan bien pues, aunque tienen elementos ligeros, sus núcleos son pesados."

Transplutonianos

"Otro problema es que no haya más cuerpos transplutonianos, pues los cálculos nos dicen que 10.000 veces la masa de los planetas terrestres se perdió; los planetas grandes también han perdido masa. Júpiter tiene tan sólo el 10% del hidrógeno que debería tener. Hay mucha masa perdida, debe de estar en algún lugar. Si hubiera un transplutoniano del tamaño de Júpiter a 5.000 UA parecería una estrella muy débil, pero con un movimiento propio muy rápido, de varios segundos de arco por año. Para saber si pertenecen a nuestro sistema solar habría que seguirlas durante muchos años. Hay que ir al espacio para tomar datos. Se han ido descubriendo transplutonianos por casualidad, aunque ahora ya se están buscando. Si viéramos un planeta como Júpiter a 10.000 UA no nos extrañaría, lo extraño sería que no lo hubiera".

Planetas extrasolares y teorías de formación de sistemas planetarios

Si nuestra estrella, el Sol, se formó, junto a los nueve planetas, asteroides, cometas y resto de cuerpos menores, a partir de una gran nube de gas, por qué no pensar que lo mismo ha sucedido con otras estrellas. Por eso, durante 50 años los astrónomos han estado buscando planetas alrededor de ellas.

En octubre de 1995, dos astrónomos suizos, Mayor y Queloz, descubrieron el primer planeta extrasolar, orbitando alrededor de la estrella 51Pegasi. Y desde entonces se han sucedido los descubrimientos de estos también llamados "exoplanetas".

"El primero de estos nuevos planetas descubiertos está orbitando a una estrella que es más o menos del mismo tamaño y temperatura que el Sol. Y no podemos entender cómo estando a una distancia que es 4 centésimas la distancia de la Tierra al Sol, puede tener una masa tan grande (es la mitad que la de Júpiter). Esa distancia es una décima parte de la distancia de Mercurio, el cual, al estar tan cerca del Sol, tiene una temperatura superficial de 700o K. No se pudo haber formado ahí, de haberlo hecho se habría evaporado".

¿Ahora podría estar evaporándose?

"Es lo que queremos ver, pero no podemos. No vemos este planeta, lo que vemos es su gravitación, el efecto que tiene en el movimiento de la estrella primaria. Por eso, se piensa que estos cuerpos se formaron lejos, a distancias como la de Júpiter al Sol, y que luego migraron. Y esto tal vez sea fácil de explicar, lo malo es que luego tenemos que inventar otro procedimiento para detener este movimiento y que no choque el planeta con la estrella y desaparezca totalmente."

De cualquier forma, en el supuesto de que hayan migrado, ¿se supone que o bien chocarán o bien se consumirán?

"Eventualmente se pueden consumir, ¿dices por evaporación?"

Sí.

"Si son suficientemente pesados, dilatan y aguantan mucho tiempo, aunque su temperatura superficial sea de más de 100o. Pero el problema es cómo frenarlos. Ahora se están moviendo en órbitas circulares, pero no pudieron haberse formado en este tipo de órbitas. Si no, no habrían llegado nunca."

 ¿Así que sus órbitas serían muy excéntricas?

"Los astrónomos se las están ingeniando. Por eso queremos ver uno de estos objetos directamente, no por métodos gravitatorios. Ver qué gases tiene en la superficie."

¿De ellos sólo podemos saber su masa?

"Sí, hoy en día sólo podemos saber su masa."

Entonces, ¿por qué creemos que están hechos de hidrógeno?

"Ésa es una pregunta muy buena, (ríe). No tenemos ninguna evidencia. Creemos que la Tierra se formó como te dije y que perdió hidrógeno. Hoy la Tierra es 300 veces más pequeña que Júpiter, pero creemos que ya desde el principio era más pequeña que la masa de Júpiter. Por lo menos tuvo que empezar con diez veces lo que tiene hoy la Tierra, pero pudo ser 100 veces mayor. ¿Cómo sabemos que es hidrógeno? No lo sabemos, pero si fuera roca, tendríamos que haber escondido como 300 veces la masa de Júpiter en otro lugar. Pensamos que estos posibles planetas tan cercanos a sus estrellas son gaseosos y están hechos de materiales ligeros como Júpiter. Tú preguntaste ¿ cómo sabemos que no están hechos de roca? Podrían estarlo, pero entonces tendríamos que explicar cómo se disipó la 100 veces mayor cantidad de hidrógeno que estaba asociado con esas rocas. ¿Dónde está? ...Y podría estar. Sí, podría estar. Pero nadie ha hecho esa pregunta. La hicieron algunos investigadores, pero no se ha debatido suficientemente porque se piensa que estos planetas no están hechos de los elementos que forman la Tierra. Plantearse esto cambiaría la teoría más aceptada sobre la formación del Sistema Solar."

¿Qué es lo que está aportando el conocimiento de los exoplanetas a nuestras teorías?

"Hasta ahora, todas las teorías de formación de sistemas planetarios se habían basado en el conocimiento de uno solo, nuestro Sistema Solar. Con el descubrimiento de estos presuntos planetas en otras estrellas, hemos tenido que modificar esas teorías clásicas, para poder acomodarlos dentro de nuestra idea preconcebida de formación del Sistema Solar. No sabemos de ellos más que su masa y su distancia a la estrella primaria. Son los únicos dos parámetros con los que estamos jugando. Tal vez, cuando tengamos suficientes ejemplos y conocimientos acerca de otros sistemas podamos elaborar una teoría más general."