El crecimiento acelerado de Júpiter transformó el sistema solar primitivo

Nueva investigación de Rice University indicó que el crecimiento acelerado de Júpiter tuvo un impacto significativo en la configuración del sistema solar primitivo. Según el estudio, el gigante gaseoso generó anillos y amplios espacios en el disco protoplanetario, lo que ayudó a resolver un misterio que ha perdurado: la razón por la cual muchos meteoritos primitivos se formaron varios millones de años después de los primeros materiales sólidos. Los hallazgos fueron publicados en Science Advances.

Utilizando simulaciones computacionales avanzadas, los científicos planetarios André Izidoro y Baibhav Srivastava descubrieron que la rápida expansión de Júpiter perturbó el disco de gas y polvo que rodeaba al joven sol. La fuerte atracción gravitacional del planeta generó ondas en el disco, creando lo que describieron como "embotellamientos cósmicos" que impidieron que pequeñas partículas cayeran hacia el sol. En cambio, estas partículas se acumularon en bandas densas, permitiendo que se fusionaran en planetesimales, los precursores sólidos de los planetas.

Planetesimales de segunda generación y el origen de los condritas

Un hallazgo clave del estudio es que los planetesimales formados dentro de estas bandas no eran los bloques de construcción originales del sistema solar. Eran parte de una generación posterior y se formaron en un momento que coincide con el nacimiento de muchos condritas, una clase de meteoritos rocosos que contienen pistas químicas y cronológicas de la era más temprana del sistema solar.

Los condritas son considerados cápsulas del tiempo desde el amanecer del sistema solar, según explicó Izidoro. "Han caído a la Tierra durante miles de millones de años, donde los científicos los recolectan y estudian para desentrañar pistas sobre nuestros orígenes cósmicos. El misterio siempre ha sido: ¿por qué algunos de estos meteoritos se formaron tan tarde, 2 a 3 millones de años después de los primeros sólidos? Nuestros resultados muestran que Júpiter mismo creó las condiciones para su nacimiento tardío".

Los condritas son especialmente importantes porque preservan material que ha permanecido prácticamente intacto para el estudio científico. Los meteoritos de la primera generación de objetos formadores de planetas se fundieron y transformaron, perdiendo gran parte de su estructura original. En contraste, los condritas retienen polvo primitivo del sistema solar, así como pequeñas gotas fundidas llamadas condritas. Su formación inesperadamente tardía ha desafiado a los investigadores durante décadas.

"Nuestro modelo une dos aspectos que antes no parecían encajar: las huellas isotópicas en los meteoritos, que vienen en dos sabores, y la dinámica de la formación planetaria", explicó Srivastava. "Júpiter creció temprano, abrió un espacio en el disco de gas, y ese proceso protegió la separación entre el material del interior y el exterior del sistema solar, preservando sus distintas firmas isotópicas. También creó nuevas regiones donde los planetesimales pudieron formarse mucho más tarde".

Cómo Júpiter ayudó a dar forma al sistema solar interior

La investigación también arrojó luz sobre otro enigma: por qué la Tierra, Venus y Marte orbitan cerca de 1 unidad astronómica del sol en lugar de espiral hacia adentro, un resultado común en muchos sistemas planetarios observados alrededor de otras estrellas. Al bloquear el flujo interno de gas, Júpiter impidió que los planetas jóvenes migraran hacia el sol. Como resultado, estos mundos permanecieron en la zona terrestre, donde eventualmente se formaron la Tierra y sus planetas vecinos.

"Júpiter no solo se convirtió en el planeta más grande; estableció la arquitectura de todo el sistema solar interior", afirmó Izidoro. "Sin él, es posible que no tuviéramos la Tierra tal como la conocemos".

Las conclusiones del equipo se alinean con los patrones de anillos y espacios que ahora se observan en los discos de sistemas estelares jóvenes a través del telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en el norte de Chile. Estas estructuras muestran cómo los planetas gigantes en formación pueden remodelar su entorno.

"Al observar esos discos jóvenes, vemos el comienzo de la formación de planetas gigantes y cómo remodelan su ambiente de nacimiento", dijo Izidoro. "Nuestro propio sistema solar no fue diferente. El crecimiento temprano de Júpiter dejó una firma que aún podemos leer hoy, encerrada dentro de los meteoritos que caen a la Tierra".

Esta investigación fue apoyada en parte por la National Science Foundation (NSF), la infraestructura de investigación en la nube privada de grandes datos financiada por la NSF y el Centro de Investigación en Computación de Rice University.