Un equipo internacional de investigadores de Reino Unido, Suiza y Alemania ha descubierto que un proceso de formación en dos etapas del Sistema Solar temprano puede explicar la cronología y la división en contenido de volátiles e isótopos del Sistema Solar interno y externo, según publican en la revista 'Science'.
El artículo presenta un nuevo marco teórico sobre la formación y estructura del Sistema Solar que puede explicar varias características clave de los planetas terrestres (como la Tierra, Venus y Marte), el Sistema Solar exterior (como Júpiter) y la composición de asteroides y meteoritos.
El trabajo del equipo, integrado por investigadores de la Universidad de Oxford, la Universidad de Múnich, la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, el Geoinstituto Bávaro de Geoquímica y Geofísica Experimental (BGI Bayreuth) y la Universidad de Zurich, se basa y conecta con los recientes avances en astronomía, es decir, observaciones de otros sistemas solares durante su formación, y con meteorología (experimentos de laboratorio y análisis del contenido de isótopos, hierro y agua en los meteoritos).
La combinación sugerida de fenómenos astrofísicos y geofísicos durante la fase de formación más temprana del Sol y el propio Sistema Solar puede explicar por qué los planetas del Sistema Solar interior son pequeños y secos con poca agua en masa, mientras que los planetas del Sistema Solar exterior son más grandes y están húmedos con mucha agua.
La investigación explica el registro del meteorito formando planetas en dos pasos distintos. Los protoplanetas terrestres interiores crecieron pronto y se calentaron internamente por un fuerte declive radiactivo; esto los secó y separó la población planetaria interior, seca, de la exterior, húmeda. Esto tiene varias implicaciones para la distribución y las condiciones de formación necesarias de planetas como la Tierra en sistemas planetarios extrasolares.
Los experimentos numéricos realizados por el equipo interdisciplinario mostraron que las cronologías relativas de inicio temprano y final prolongado de acreción en el Sistema Solar interior, y un inicio tardío y acreción más rápida de los planetas exteriores del Sistema Solar pueden explicarse por dos épocas de formación distintas de planetesimales, los bloques de construcción de los planetas.
Observaciones recientes de discos de formación de planetas mostraron que los planos medios de los discos, donde se forman los planetas, pueden tener niveles relativamente bajos de turbulencia. Bajo tales condiciones, las interacciones entre los granos de polvo incrustados en el gas del disco y el agua alrededor del lugar orbital donde pasa de la fase de gas a la de hielo (la línea de nieve) pueden desencadenar una temprana explosión de formación de planetesimales en el Sistema Solar interno y otra posterior y más lejana.
Los dos episodios de formación distintos de las poblaciones planetesimales, que acumulan más material del disco circundante y a través de colisiones mutuas, dan como resultado diferentes modos geofísicos de evolución interna para los protoplanetas en formación.
El doctor Tim Lichtenberg, del Departamento de Física Atmosférica, Oceánica y Planetaria de la Universidad de Oxford y autor principal del estudio señala: "Los diferentes intervalos de tiempo de formación de estas poblaciones planetesimales significan que su motor térmico interno de la desintegración radiactiva difiere sustancialmente".
Los planetesimales del Sistema Solar interno se calentaron mucho, desarrollaron océanos de magma internos, formaron rápidamente núcleos de hierro y desgasificaron su contenido volátil inicial, lo que finalmente dio lugar a composiciones de planetas secos. En comparación, los planetesimales del Sistema Solar exterior se formaron más tarde y por lo tanto experimentaron un calentamiento interno sustancialmente menor y por lo tanto limitaron la formación de núcleos de hierro, y la liberación de volátiles.
Por lo tanto, el Sistema Solar interior seco y formado temprano y el Sistema Solar exterior húmedo y formado más tarde se establecieron en dos caminos evolutivos diferentes muy temprano en su historia. Esto abre nuevas vías para comprender los orígenes de las atmósferas más tempranas de planetas similares a la Tierra y el lugar del Sistema Solar en el contexto del censo exoplanetario en toda la galaxia, destacan los autores.
