El planeta Mercurio, el planeta más cercano a nuestro Sol, es una especie de ejercicio de extremos. Sus días duran más que sus años y, en un momento dado, su lado que da al sol es abrasador mientras que su lado oscuro es muy frío. También es uno de los planetas menos comprendidos de nuestro Sistema Solar. Si bien es un planeta terrestre (es decir, rocoso) como la Tierra, Venus y Marte, tiene una proporción de hierro a roca significativamente más alta que los demás.
Durante décadas, la teoría más ampliamente aceptada fue que Mercurio experimentó un impacto masivo en el pasado que provocó que el planeta se desprendiera de gran parte de su manto rocoso. Sin embargo, según un nuevo estudio por un equipo de científicos de la Centro de Astrofísica Teórica y Cosmología (CTAC) en la Universidad de Zúrich, la naturaleza misteriosa de Mercurio en realidad puede ser el resultado de múltiples colisiones con objetos gigantes.
Por el bien de su estudio, titulado “Formando Mercurio por Impactos Gigantes“, líder del equipo Alice Chau y sus colegas (todos los cuales son miembros con el Instituto de Ciencias Computacionales en el CTAC) consideró las diversas razones por las que Mercurio tiene la densidad y la relación hierro-roca que tiene. Al final, consideraron todos los escenarios posibles para determinar cuál era el más probable.
Para descomponerlo, Mercurio sigue siendo un misterio para los astrónomos debido a que es mucho más metálico que sus vecinos. Al igual que la Tierra, Venus y Marte, Mercurio es un planeta terrestre, lo que significa que está compuesto de minerales de silicato y metales que se diferencian en un núcleo de hierro y un manto y una corteza de silicato. Pero a diferencia de los otros planetas rocosos del Sistema Solar, el hierro constituye una cantidad desproporcionadamente grande del planeta.
El núcleo de Mercurio no solo tiene un contenido de hierro más alto que cualquier otro planeta importante del Sistema Solar, sino que, según su densidad y tamaño, los geólogos estiman que el núcleo de Mercurio ocupa aproximadamente el 42 % de su volumen, en comparación con el 17 % de la Tierra. La razón de esto sigue siendo desconocida, pero se han propuesto muchas teorías a lo largo de los años. Como le dijo Chau a Universe Today por correo electrónico, estas teorías se pueden dividir en dos categorías:
“O Mercurio adquirió su gran núcleo de hierro desde el principio, en la nebulosa/disco solar. Cerca del Sol, algunos mecanismos podrían haber sido más eficientes para separar metales y rocas (debido a su diferente temperatura de condensación, o propiedades conductoras, o su equilibrio entre la fuerza de arrastre y la gravedad), lo que arrastraría más metales hacia adentro y rocas hacia afuera. Mercurio se formaría entonces en un lugar más rico en metales que en el resto del disco. ii) o formó un núcleo similar en proporción de masa a los otros planetas terrestres pero perdió parte de su manto en las últimas etapas de su formación, como en un impacto gigante o por evaporación (y el manto de vapor sería arrastrado por los vientos solares ).”
La segunda posibilidad, donde Mercurio perdió gran parte de su manto debido a la evaporación o un impacto masivo, sigue siendo la más aceptada entre la comunidad científica. Sobre la base de esto, Chau y sus colegas estudiaron los parámetros de colisión estándar (velocidad de impacto, relación de masa, parámetro de impacto) y consideraron cuál sería la composición probable de un impactador, así como también cómo jugaría un papel el enfriamiento de Mercurio después.
El propósito de esto era determinar si la composición de Mercurio fue el resultado de un solo impacto gigante o de muchos más pequeños. Si bien ambas posibilidades son raras y requerirían un conjunto único de circunstancias, Chau y sus colegas determinaron que cualquiera de los escenarios de impacto podría explicar la naturaleza curiosa de Mercury. Como ella explicó, sus conclusiones se redujeron a cinco puntos:
- Un solo impacto gigante o un impacto de golpe y fuga requieren un parámetro de impacto y una velocidad altamente ajustados para reproducir la fracción de masa de hierro y masa de Mercurio. Hay un espacio de parámetros algo mayor de posibilidades en el escenario de atropello y fuga.
- La composición del impactador afecta la masa final resultante y la distribución de hierro posterior al impacto.
- El estado previo al impacto del objetivo afecta la masa final resultante.
- Un escenario de colisión múltiple escapa al ajuste fino de los parámetros geométricos, pero está limitado por el momento y por la composición rica en volátiles de la superficie de Mercurio.
- La formación de Mercurio por impactos gigantes es factible pero difícil.
En resumen, encontraron que es posible que ambos escenarios puedan explicar la alta proporción de hierro a roca de Mercurio, pero que las probabilidades de que hayan sucedido no son grandes. Esto está respaldado, según Chau, por el hecho de que se han encontrado pocos exoplanetas análogos a Mercurio. En este sentido, sea lo que sea lo que causó que Mercurio se convirtiera en lo que es, puede ser un evento relativamente raro en lo que respecta a la evolución de los sistemas estelares.
“Nuestro estudio no es el primero en proponer impactos gigantes para explicar el gran núcleo de hierro de Mercurio, pero confirma que necesitamos condiciones específicas para los impactos gigantes del manto”, dijo Chau. “Parece que formar Mercurio es difícil. En otro sentido, esto es tranquilizador porque no observamos muchos exoplanetas que sean similares a Mercurio en su composición. Además, incluso si es un evento raro, ¡solo se necesita un impacto!”
Además, Chau enfatizó que los impactos gigantes no son raros en sí mismos. Solo dentro del Sistema Solar, se cree que los impactos gigantes explicaron la formación del sistema Tierra-Luna, Rotación retrógrada de Venus, y la inclinación axial extrema de Urano. Como indicó Chau:
“Hacia el final de la formación de planetas, se han formado una cierta cantidad de cuerpos grandes, del tamaño de un planeta, y pueden chocar violentamente entre sí. En ese sentido, los impactos gigantes son comunes, cualquier planeta podría haber experimentado uno o más (esto también ha sido demostrado por personas que trabajan en simulaciones de formación de planetas de n cuerpos). Dependiendo del tipo de impacto(s) gigante(s), podría alterar más o menos las propiedades del planeta. Así que aquí son más bien las condiciones iniciales (de las colisiones) necesarias para despojar a una parte sustancial del manto de Mercurio las que son raras”.
En este sentido, los impactos gigantes que desgarran el manto podrían verse como eventos afortunados y un recordatorio de cuán caóticos son los sistemas planetarios, agregó Chau. Porque estos tipos de colisiones no solo tienen un impacto profundo en las propiedades de un planeta, sino que, según los estudios de exoplanetas, estos casos también parecen ser bastante raros.
Quizás nuestro Sistema Solar sea único en varios aspectos, que incluyen el surgimiento de la vida y la presencia de planetas similares a Mercurio que desafían lo que se espera de la abundancia elemental estelar. Por otra parte, en realidad solo hemos comenzado a arañar la superficie en lo que respecta a los descubrimientos de exoplanetas, ¡y es posible que encontremos muchos planetas similares a Mercurio por ahí todavía!
Otras lecturas: arXiv, Astrobiología
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