2.1. Diferenciación de los planetas

Diferenciación de las zonas internas del disco

Reconstrucción artística de un disco protoplanetario en el que se está formando una estrella y se diferencia la zona interna o caliente del disco y la zona externa o fría
Imagen de European Southern Observatory en Wikimedia commons. Licencia cc

Después de condensarse la masa del Sol que ya emitía energía, el resto de la nebulosa ya aplanada sufrió una evolución distinta en función de la distancia al Sol.

En la zona interna se alcanzarían temperaturas desde > 1.000 K hasta próximas a la congelación del agua. En ella el viento solar  barrió la mayor parte del gas y facilitó la acreción y condensación del polvo metálico y silicatado.

En la zona externa, las bajas temperaturas permitían la congelación del agua y otras moléculas abundantes como metano y amoníaco, siendo muy baja la proporción de partículas de polvo y sin afectarle el barrido del viento solar.

Esto justificaría la variación de densidades y composiciones de los cuerpos planetarios en función de la distancia al Sol.

Caso práctico

Los planetesimales se forman por condensación y acreción del polvo y gas de la nebulosa planetaria. Y los planetas, por colisión y acreción de planetesimales. Además de H y He, los compuestos más abundantes serían: silicatos, metales y moléculas ligeras (agua, metano y amoníaco principalmente).

Siendo esto así,

1. ¿Por qué crees que en el sistema solar existen dos tipos de planetas (rocosos o metálico-silicatados) y gaseosos o gigantes?

2. ¿Por qué se encuentran en zonas separadas?

3. ¿Por qué es frecuente que la superficie de los planetas se encuentre cubierta de abundantes cráteres de impacto?

Conocimiento previo

“ALMA observa la primera línea nieve-agua en un disco protoplanetario gracias a erupción estelar”

Primera línea nieve_agua

Línea nieve-agua en un disco protoplanetario
Fotografía de L. Cieza et alt. en ALMA. Licencia cc

El telescopio ALMA de Chile, ha descubierto y fotografiado una línea de agua-nieve dentro de un disco protoplanetario  en la joven estrella V883 Orionis. Se publicó en Nature en julio de 2016.

La imagen tomada por ALMA se ha hecho famosa por ofrecer un análogo real de lo que debió ser el origen del sistema solar.  Sabrás, además, que uno de los principales esfuerzos actuales de la astronomía se dirige hacia la búsqueda de “exoplanetas”.

Si te interesa la noticia, puedes encontrar más información en esta nota de prensa, publicada por el Observatorio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Este video de YouTube, publicado por el European Southern Observatory (ESO) explica la importancia de este descubrimiento de un disco protoplanetario en formación y reconstruye todo el proceso de formación de los planetas que ya hemos estudiado.

Actividad

Los planetas son cuerpos diferenciados en capas concéntricas.

Todos los planetas tienen núcleo, manto y corteza o estructuras similares. Es así porque la energía mecánica de la acreción planetesimal, se transforma en energía térmica, aumenta la temperatura y se funden al menos parte de su composición. Esa mezcla heterogénea fundida –como ocurre en una cámara magmática- termina disponiéndose por diferenciación gravitatoria en capas en orden a su densidad.

Los planetas silicatados (que son los interiores, más cercanos al sol) serían como una mezcla de hierro y arena fundidos que se dejara enfriar lentamente: el hierro se iría al centro formando el núcleo y la arena quedaría encima formando el manto y la corteza.

Diferenciación en capas de los planetas interiores

Diferenciación en capas de los planetas interiores
Imagen de The Smithsonian Institution en Astrofísica y Física. Licencia cc

Pregunta de Elección Múltiple

Pregunta

1. Los planetas se formaron

Respuestas

a. Hace unos 4.500 millones de años, al mismo tiempo que el Sol.

b. Hace unos 1.500 millones de años, al mismo tiempo que la Luna.

c. Hace unos 13.700 millones de años, como consecuencia del Big Bang.

d. En dos fases: primero los interiores y después los exteriores.

Retroalimentación

Pregunta

2. Las nebulosas planetarias se transforman en disco como consecuencia de ….

Respuestas

a. La condensación de la mayor parte de la materia en el centro.

b. La concentración de la masa externa de la nebulosa formando los planetas.

c. El giro de la masa central (protoestrella) y la fuerza centrífuga en su ecuador.

d. El efecto del campo magnético de la estrella.

Retroalimentación

Pregunta

3. Para que por acreción de planetesimales se forme un planeta, es necesario que…

Respuestas

a. Adquieran órbitas casi circulares, aumenten su temperatura y se diferencien en capas.

b. La masa que alcance se sitúe entre tamaños mínimo y máximo que dependen de la masa del sol

c. Acaben siendo esféricos, aunque no aumenten su temperatura.

d. Adquieran órbitas estables, pudiendo ser esféricos o de formas irregulares.

Retroalimentación

Pregunta

4. Los planetas, en general, tienen estructuras en capas concéntricas...

Respuestas

a. Ya que a medida que aumenta su masa, comienzan a girar.

b. Como consecuencia del proceso de acreción de planetesimales.

c. Porque la energía mecánica de las colisiones, se transforma en térmica, se funden y se separan sus principales componentes en orden a sus densidades.

d. Muchos no se estructuran en capas concéntricas.

Retroalimentación