Hace unos 4.600 millones de años, una enorme nube de gas de hidrógeno y polvo colapsó bajo su propio peso, y finalmente se aplastó en un disco llamado nebulosa solar. La mayor parte de este material interestelar se contrajo en el centro del disco para formar el sol, y parte de él.el gas y el polvo restantes de la nebulosa solar se condensaron para formar los planetas y el resto de nuestro sistema solar.
Ahora los científicos del MIT y sus colegas han estimado la vida útil de la nebulosa solar, una etapa clave durante la cual se formó gran parte de la evolución del sistema solar.
Esta nueva estimación sugiere que los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno deben haberse formado dentro de los primeros 4 millones de años de la formación del sistema solar. Además, deben haber completado la migración impulsada por gas de sus posiciones orbitales en este momento.
"Mucho sucede justo al comienzo de la historia del sistema solar", dice Benjamin Weiss, profesor de ciencias terrestres, atmosféricas y planetarias en el MIT. "Por supuesto, los planetas evolucionan después de eso, pero la estructura a gran escala de lael sistema solar se estableció esencialmente en los primeros 4 millones de años "
Weiss y MIT postdoc Huapei Wang, el primer autor de este estudio, informan sus resultados hoy en la revista ciencia . Sus coautores son Brynna Downey, Clement Suavet y Roger Fu del MIT; Xue-Ning Bai del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica; Jun Wang y Jiajun Wang del Laboratorio Nacional Brookhaven; y Maria Zucolotto del Museo Nacionalen Río de Janeiro
Grabadores espectaculares
Al estudiar las orientaciones magnéticas en muestras prístinas de meteoritos antiguos que se formaron hace 4.563 millones de años, el equipo determinó que la nebulosa solar duró alrededor de 3 a 4 millones de años. Esta es una cifra más precisa que las estimaciones anteriores, que colocó la nebulosa solarvida útil en algún lugar entre 1 y 10 millones de años.
El equipo llegó a su conclusión después de analizar cuidadosamente las angritas, que son algunas de las rocas planetarias más antiguas y vírgenes. Las angritas son rocas ígneas, muchas de las cuales se cree que entraron en erupción en la superficie de los asteroides muy temprano en el sistema solarhistoria y luego se enfrió rápidamente, congelando sus propiedades originales, incluida su composición y señales paleomagnéticas, en su lugar.
Los científicos ven las angritas como registradores excepcionales del sistema solar temprano, particularmente porque las rocas también contienen altas cantidades de uranio, que pueden usar para determinar con precisión su edad.
"Las angritas son realmente espectaculares", dice Weiss. "Muchos de ellos se parecen a lo que podría estar en erupción en Hawai, pero se enfriaron en un planetesimal muy temprano".
Weiss y sus colegas analizaron cuatro angritas que cayeron a la Tierra en diferentes lugares y momentos.
"Uno cayó en Argentina, y fue descubierto cuando un trabajador agrícola estaba labrando su campo", dice Weiss. "Parecía un artefacto o tazón indio, y el propietario lo mantuvo en esta casa durante unos 20 años, hasta que finalmentedecidió analizarlo, y resultó ser un meteorito realmente raro "
Los otros tres meteoritos fueron descubiertos en Brasil, la Antártida y el desierto del Sahara. Los cuatro meteoritos estaban notablemente bien conservados, ya que no sufrieron calentamiento adicional ni cambios importantes en la composición desde que se formaron originalmente.
Medición de pequeñas brújulas
El equipo obtuvo muestras de los cuatro meteoritos. Al medir la proporción de uranio y plomo en cada muestra, los estudios anteriores habían determinado que los tres más antiguos se formaron hace unos 4.563 millones de años. Luego, los investigadores midieron la magnetización remanente de las rocas utilizando una precisiónmagnetómetro en el Laboratorio de Paleomagnetismo del MIT.
"Los electrones son pequeñas agujas de brújula, y si alineas un montón de ellos en una roca, la roca se magnetiza", explica Weiss. "Una vez que están alineados, lo que puede suceder cuando una roca se enfría en presencia de un imáncampo, entonces se quedan así. Eso es lo que usamos como registros de antiguos campos magnéticos ".
Cuando colocaron las angritas en el magnetómetro, los investigadores observaron muy poca magnetización remanente, lo que indica que había muy poco campo magnético presente cuando se formaron las angritas.
El equipo dio un paso más y trató de reconstruir el campo magnético que habría producido las alineaciones de las rocas, o la falta de ellas. Para ello, calentaron las muestras y luego las enfriaron nuevamente en un campo magnético controlado por laboratorio.
"Podemos seguir bajando el campo de laboratorio y podemos reproducir lo que está en la muestra", dice Weiss. "Encontramos que solo se permiten campos de laboratorio muy débiles, dada la poca magnetización remanente en estas tres angritas".
Específicamente, el equipo descubrió que la magnetización remanente de las angritas podría haber sido producida por un campo magnético extremadamente débil de no más de 0.6 microteslas, hace 4.563 mil millones de años, o aproximadamente 4 millones de años después del inicio del sistema solar.
En 2014, el grupo de Weiss analizó otros meteoritos antiguos que se formaron dentro de los primeros 2 a 3 millones de años del sistema solar, y encontró evidencia de un campo magnético que era aproximadamente 10-100 veces más fuerte, aproximadamente 5-50 microtesla.
"Se pronostica que una vez que el campo magnético caiga por un factor de 10-100 en el sistema solar interno, que ahora hemos mostrado, la nebulosa solar desaparece muy rápidamente, dentro de 100,000 años", dice Weiss. "Así que inclusosi la nebulosa solar no había desaparecido en 4 millones de años, básicamente estaba desapareciendo "
Los planetas se alinean
La nueva estimación de los investigadores es mucho más precisa que las estimaciones anteriores, que se basaron en observaciones de estrellas lejanas.
"Además, el paleomagnetismo de las angritas limita la vida útil de nuestra propia nebulosa solar, mientras que las observaciones astronómicas obviamente miden otros sistemas solares lejanos", agrega Wang. "Dado que la vida útil de la nebulosa solar afecta críticamente las posiciones finales de Júpiter y Saturno,también afecta la formación posterior de la Tierra, nuestro hogar, así como la formación de otros planetas terrestres ".
Ahora que los científicos tienen una mejor idea de cuánto tiempo persistió la nebulosa solar, también pueden analizar cómo se formaron planetas gigantes como Júpiter y Saturno. Los planetas gigantes están hechos principalmente de gas y hielo, y hay dos hipótesis predominantessobre cómo todo este material se unió como planeta. Uno sugiere que los planetas gigantes se formaron a partir del colapso gravitacional del gas de condensación, como lo hizo el Sol. El otro sugiere que surgieron en un proceso de dos etapas llamado acreción del núcleo, en el que fragmentos de materialse rompieron y fusionaron para formar cuerpos rocosos y helados más grandes. Una vez que estos cuerpos fueron lo suficientemente masivos, podrían haber creado una fuerza gravitacional que atrajo grandes cantidades de gas para formar un planeta gigante.
Según las predicciones anteriores, los planetas gigantes que se forman a través del colapso gravitacional del gas deberían completar su formación general dentro de 100,000 años. Por el contrario, se cree que la acumulación del núcleo demorará mucho más, del orden de 1 a varios millones de años. Weissdice que si la nebulosa solar existiera en los primeros 4 millones de años de formación del sistema solar, esto daría soporte al escenario de acumulación de núcleos, que generalmente es favorecido entre los científicos.
"Los gigantes gaseosos deben haberse formado 4 millones de años después de la formación del sistema solar", dice Weiss. "Los planetas se movían por todo el lugar, hacia adentro y hacia afuera a grandes distancias, y se cree que todo este movimiento fueimpulsado por las fuerzas gravitacionales del gas. Estamos diciendo que todo esto sucedió en los primeros 4 millones de años ".
Esta investigación fue apoyada, en parte, por la NASA y un generoso regalo de Thomas J. Peterson, Jr.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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