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Los Mundos Interiores del Sistema Solar, cómo se formaron y la sorprendente historia de cómo han cambiado desde su formación

Creada06-09-2021
Modificada06-09-2021
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Septiembre7

Reseña del Documental Mundos Interiores de la serie Planetas

Los Mundos Interiores

Documental de la serie Los Planetas (E1, 2019), en el que se describen características de los planetas interiores del Sistema Solar (Mercurio, Venus, Tierra, Marte), así como de la luna Titán, de Saturno, explicando cómo sus condiciones de habitabilidad han ido cambiando a lo largo de la historia del Sistema Solar.
Este episodio se tituló originalmente, en UK, A Moment in the Sun - The Terrestrial Planets. En USA se emitió con el título Inner Worlds, Mundos Interiores. En España se ha emitido con el título Su Mundo Interior, lo cual es una pésima traducción del título USA.

Hace 4'6 Giga·años, el Sistema Solar estaba en sus inicios. Ya se había encendido el Sol pero aún no había planetas. Sólo una inmensa nube de gas y polvo.

Como siempre, aquí debo manifestar DOS discrepancias. 

La nube de Gas y Polvo de la que se forma el Sol ha sido causada por explosiones de supernovas, y de esas explosiones no sólo saldrán gas y polvo, sino también escombros, bloques rocosos o metálicos, según la parte de la estrella de la que hayan salido. Las estrellas son inmensas, y no es descartable que en la explosión que las haga estallar puedan salir chorros de material fundido de su interior que, al enfriarse, se conviertan en asteroides, rocosos o metálicos, de tamaños muy variados, la mayoría de tamaños pequeños, lágrimas, piedras y rocas, otros de tamaños mayores, coches, casas y montañas. Es decir, salvo las primeras estrellas que se produjeron tras el Big Bang (sólo gas) las de segunda, tercera y demás generaciones se formaron con Gas, Polvo y Escombros.

Y segunda, siempre se insiste en que primero aparece el Sol y después se forman los planetas, pero tal como yo lo veo, de una nube de Gas, Polvo ... y Escombros, se formarán muchas, muchas aglomeraciones, millones de conglomerados que se unirán para formar miles de protoplanetas, de muy diversos tamaños. Los más grandes, al atraer más masa, crecerán más rápido, y el que lleve la delantera se convertirá en el centro gravitatorio del sistema, seguirá creciendo más rápido que las demás y, cuando alcance una masa lo bastante grande, se encenderá para formar el Sol. Y cuando esto ocurra, cuando el Sol empiece a brillar, ya existirán varios cientos de planetas. Precisamente entonces, cuando el Sol empieza a brillar, es cuando se genera el Viento Solar, que empuja el Gas y Polvo que aún no se haya unido a los planetas, los expulsa del Sistema Solar y los planetas dejan de crecer con las famosas nubes de Gas y Polvo, y sólo crecen cuando escombros, asteroides y planetoides chocan entre sí para formar planetas mayores.

En la parte más interna del Sistema Solar se formaron los Mundos Interiores.

Mercurio, demasiado cerca del Sol, está tan caliente que los materiales de la superficie están fundidos.

Venus está algo más lejos, pero su temperatura sigue siendo tan elevada que resulta inhabitable.

Más allá está Marte, frío y casi sin atmósfera.

Pero a una distancia intermedia se encuentra La Tierra, el único planeta en cuya superficie existe agua líquida. Pero no siempre ha sido así. Aunque nos parezca sorprendente, la historia de los planetas ha variado bastante desde sus inicios. El caso, quizás, más sorprendente, es el de Mercurio.

Mercurio

A sólo 58 Gm del Sol, está Mercurio, el primer planeta del Sistema Solar.

En 2004, la sonda Messenger fue enviada a explorarlo. Viajar hasta allí directamente no resulta práctico, pues consumiría una gran cantidad de combustible para frenar e igualar velocidades. Por eso Messenger realiza un recorrido que, aunque tarda más, siete años, le permite alcanzar Mercurio a casi la misma velocidad del planeta, ahorrando una gran cantidad de combustible.

La Sonda Messenger, orbitando sobre MercurioY una vez situada en órbita, la nave Messenger comenzó a estudiar el planeta.

Mercurio es el planeta que contiene la mayor cantidad de impactos de meteoritos del Sistema Solar.

Además tiene una rotación muy lenta, aún más lenta que su traslación alrededor del Sol, por lo que un día en Mercurio dura DOS años.

Tamaños relativos del Núcleo y el Manto de la Tierra y MercurioEn su interior contiene un núcleo metálico enorme. Es, prácticamente, una gran bola de metal con una fina capa de roca a su alrededor.

Y el estudio de su atmósfera revela una química sorprendente. Hay gran cantidad de elementos, como Potasio y Sulfuros, que se encuentran frecuentemente en las rocas, pero no en la atmósfera. Pero son elementos que se evaporan a temperaturas relativamente bajas.

Todos estos datos han obligado a corregir la forma en que entendíamos que había sido el pasado del planeta... y de todo el Sistema Solar.

Los Viajes de Mercurio

Tras la formación de Mercurio, hace 4'5 Ga, su superficie estaba muy caliente, tanto que la atmósfera estaba saturada de vapor de metales. Si esas condiciones hubiesen seguido hasta ahora, en la superficie no quedarían ninguno de esos elementos. Pero quedan, y eso significa que las condiciones han cambiado, que Mercurio ha debido pasar un tiempo bastante extenso en unas condiciones más frías que las actuales.

Tendemos a pensar que el Sistema Solar es inmutable, pero no es así. Es muy posible que Mercurio se haya formado mucho más lejos del Sol, quizás más allá de Venus, o incluso que la Tierra, y que haya llegado hasta allí posteriormente.

Si Mercurio hubiera llegado a estar a una distancia adecuada del Sol, es posible que su temperatura haya sido tan templada como para albergar océanos.

El gran tamaño del núcleo metálico y el alto contenido de metales volátiles en la atmósfera sugieren la posibilidad de que Mercurio se haya formado mucho más lejos, quizás más lejos del Sol que la Tierra.

Colisión de Planetas

Después se produjo una colisión con un planeta mayor, un choque de refilón, que le arrancó gran parte de su manto y lo sacó de su órbita, arrojándolo al interior del Sistema Solar.

Debido a esto, las condiciones de Mercurio son, actualmente, totalmente incompatibles con la vida.

Venus

A 108 Gm del Sol, Venus es un planeta de un tamaño más parecido que Mercurio a la Tierra. Su superficie está cubierta por una densa capa de nubes, a través de las cuales nunca puede verse la superficie. Los científicos pensaron que bajo esas nubes debía haber mares, posiblemente continentes, y, quizás, Vida.

Durante la década de 1960, el proyecto espacial ruso envió numerosas misiones de exploración a Venus, y cada una llegó un poco más cerca de descubrir sus misterios, incluso una llegó a aterrizar en la superficie, para ser destruida apenas una hora más tarde por las altas temperaturas. Pero cada misión aportó nuevos datos, nueva información que desvelaba las extremas condiciones a las que deberían enfrentarse las siguientes misiones.

Por fin, tras 20 años de intentos, la Venera 13, en 1982, consiguió aterrizar en la superficie y sacar la primera fotografía de la superficie venusina.

Durante algo más de dos horas, la misión recopiló datos, como una temperatura de 450 grados y una atmósfera con un 96'5% de CO2. Y una presión atmosférica casi noventa veces mayor que la terrestre.

No era el océano tropical que habíamos pensado, sino un infierno inhóspito y letal.

Pero al analizar con más detenimiento la atmósfera se descubrió que la mayor parte del Hidrógeno de la atmósfera había sido originada por la descomposición de moléculas de agua.

Hace miles de millones de años, más o menos durante los primeros mil millones de años tras su formación, Venus había tenido Agua. Y no poca, sino en cantidades suficientes para tener extensos océanos.

De hecho, las condiciones de presión y temperatura eran adecuadas para mantener un clima muy similar al de la Tierra. E incluso eran ideales para que apareciera la Vida. Después, algo cambió.

La Vida del Sol

Las estrellas similares al Sol nacen con un brillo determinado, y conforme van envejeciendo se vuelven más brillantes. Cada mil millones de años, el brillo solar aumenta entre un 8 y un 10%.

Es decir, hace 4.000 Millones de años, el Sol brillaba un 30~35% menos que en la actualidad.

Aunque Venus está bastante más cerca del Sol que la Tierra, la radiación que recibía hace 3'5 Ga era similar a la que recibe la Tierra hoy en día. La zona templada del Sistema Solar, en la que los planetas pueden albergar océanos de agua líquida, estaba justo en la franja orbitada por Venus, mientras que la Tierra estaba tan lejos que todos sus océanos deberían estar congelados.

Durante los siguientes 2 Ga, el Sol se fue haciendo más intenso, la Zona Templada se fue alejando de Venus en dirección a la órbita terrestre, Venus se fue calentando hasta que los océanos se evaporaron, el suelo de Venus se convirtió en un ardiente y reseco desierto cubierto de densas nubes de vapor de agua a más de 450 grados.

El Infierno de Venus

En 1990, la Sonda Magallanes sobrevoló Venus examinando la superficie sólida con un sistema de radar que atravesaba las densas nubes de la atmósfera. Y descubrió que la superficie de Venus está salpicada con gran cantidad de volcanes extintos.

Los volcanes, cuando están activos, emiten gran cantidad de gases a la atmósfera, y muchos de esos gases (Vapor de Agua, Dióxido de Carbono, Metano) tienen un potente efecto invernadero. Se cree que la mayoría de esos volcanes estaban activos en el principio de la historia geológica de Venus.

Según lo que los científicos suponen actualmente, Venus nació como la Tierra, un planeta con continentes y océanos, a una distancia similar a la actual pero que, al ser el Sol más débil, mantenía una temperatura templada que permitía la existencia de agua líquida.

Después, una serie de erupciones volcánicas saturaron la atmósfera con gases de efecto invernadero. El planeta se calentó, las aguas comenzaron a evaporarse y el vapor de agua acentuó el proceso, lo aceleró, hasta que la atmósfera alcanzó temperaturas de cientos de grados, superiores incluso a la temperatura de Mercurio.

Marte

Marte, a 228 Gm del Sol, recibe mucha menos radiación solar, y debería ser mucho más frío que la Tierra, pero hace 3'5 Ga su atmósfera contenía gran cantidad de gases de efecto invernadero, y eso hacía que la temperatura en la superficie fuera más elevada de la que le correspondería por su distancia al Sol.

Marte tenía agua líquida, y gran parte de su superficie estaba cubierta por océanos.

Pero por contra, al ser bastante más pequeño que la Tierra, su núcleo de hierro es más pequeño, se enfrió y solidificó en relativamente poco tiempo, y al hacerlo perdió el campo magnético que protegía el planeta. Sin ese campo magnético, la radiación solar alcanzó las capas más altas de la atmósfera y, átomo a átomo, molécula a molécula, se la fue arrancando y arrojándola al espacio.

Al disminuir la presión atmosférica, las aguas empezaron a hervir a bajas temperaturas, y en el transcurso de apenas mil millones de años los océanos de Marte se secaron por completo.

La Tierra

De los cuatro planetas interiores, la Tierra es el único que, actualmente, contiene océanos de agua líquida y una atmósfera activa que mantiene un ciclo meteorológico relativamente estable.

Su distancia al Sol, de 150 Gm, se cree que ha sido la misma desde su formación hasta hoy, y aunque a esa distancia, en sus tiempos primigenios, debió ser mucho más frío, conforme la intensidad del Sol ha ido aumentando se ha calentado hasta alcanzar la temperatura templada que gozamos actualmente.

El milagro de la Tierra no es que existan océanos y atmósfera, otros planetas los han tenido. El milagro es que los haya mantenido durante gran parte de su historia geológica, a lo largo de miles de millones de años. Y eso ha dado tiempo para que se desarrolle la Vida y evolucione hasta ocupar todos los nichos ecológicos posibles, dando lugar a una gran diversidad de seres vivos.

El Futuro de la Tierra

El Sol sigue aumentando su temperatura. Y la Tierra está incrementando el nivel de CO2 de la atmósfera, aumentando el efecto invernadero.

Dentro de 500 Ma la Tierra, probablemente, será inhabitable.

La atmósfera, carente de Oxígeno, estará saturada de CO2, la temperatura será mucho más elevada que la actual y conforme pase el tiempo nos iremos pareciendo cada vez más a Venus.

Y dentro de 5 Ga, cuando el Sol agote su Hidrógeno y entre en su etapa de Gigante Roja, el Sol se inflará tanto que engullirá a Mercurio, casi seguro a Venus y, probablemente, también a la Tierra.

El Futuro de la Vida

Pero aunque la Tierra acabe destruida, la Vida podría aparecer y prosperar en lugares en los que hoy sería imposible.

Dentro de Miles de Millones de años la zona templada del Sistema Solar estará mucho más lejos del Sol, y alcanzará a los planetas gigantes.

En un Gigante Gaseoso, como Júpiter o Saturno, es poco probable que se puedan dar las condiciones adecuadas para el desarrollo de la Vida, pero sí podrían darse en varias de las lunas que los orbitan.

Como Europa, luna de Júpiter, o Encélado y Titán, lunas de Saturno.

Explorando el Futuro Mundo de Titán

En 1997 fue lanzada la sonda Cassini con la misión de situarse en órbita alrededor de Saturno y explorar el planeta, sus anillos y sus lunas.

Tras ocho años de viaje, alcanzado su destino, el 14 de Enero de 2005, lanzó la pequeña Sonda Huygens que descendió sobre Titán.

De un tamaño mayor que Mercurio, Titán está cubierto por una espesa capa de nubes que impiden ver su superficie. La sonda Huygens tomó imágenes de la superficie durante su descenso mostrando una geografía muy similar a la de la Tierra, y al posarse en el suelo envió imágenes de su entorno, revelando un terreno arenoso con guijarros, similar al que podríamos encontrar en la pedregosa orilla de muchos ríos terrestres.

Pero a 180 grados bajo cero no existe agua líquida que pueda erosionar las rocas para darles ese aspecto de guijarros. De hecho, los guijarros ni siquiera eran de roca, sino de hielo, un hielo de agua tan fría que actuaba de forma similar a las rocas de la Tierra.

Y el líquido que llueve, fluye por las pendientes, forma torrentes y ríos y erosiona las piedras, no es agua, sino metano líquido.

La sonda Huygens apenas funcionó unas pocas horas, pero en ese tiempo envió imágenes y datos que los científicos aún tardarán años en terminar de analizar.

La sonda Cassini siguió su exploración de los anillos y las otras lunas de Saturno, y un año más tarde, al pasar por encima de los polos de Titán, pudo observar, a través de los claros de las nubes, la superficie. Y en ella descubrió un paisaje con montañas, ríos y mares.

Fue la primera vez que pudimos ver un mar en otro lugar, fuera de nuestro propio planeta.

El narrador comete un error al hablar de "Mares de Agua Líquida", ya que esos mares no eran de Agua, sino de hidrocarburos, probablemente Metano, Etano o similares.

Aunque se trata de hidrocarburos, Química Orgánica, la temperatura es tan fría que no es probable que puedan ocurrir los procesos químicos capaces de formar organismos vivos. Los científicos están convencidos de que allí, en las condiciones actuales, no es posible la Vida.

Pero ¿y dentro de Miles de Millones de años, cuando el Sol sea más intenso y la zona templada del Sistema Solar llegue hasta la altura de Saturno y Titán?

Al subir la temperatura, el Metano se evaporará, formando parte de la atmósfera con un potente efecto invernadero. Las temperaturas subirán aún más, las montañas de Hielo se derretirán, convirtiéndose en ríos, lagos y mares.

Durante un tiempo, las condiciones de Titán podrían ser adecuadas para que allí pueda surgir y prosperar la Vida.

La Infinita Variabilidad del Universo

En la Vía Láctea brillan Cien Mil Millones de Estrellas, y por los recientes descubrimientos de exoplanetas calculamos que deben existir miles de millones de planetas o lunas en las zonas templadas de sus estrellas. Mundos habitables.

De todos ellos es muy probable que haya bastantes en los que podría reproducirse el fenómeno de la Vida, y quizás de la Vida Inteligente.

Pero la habitabilidad no es constante. Un mundo puede ser habitable durante un tiempo de cientos o miles de millones de años y después dejar de serlo.

La Vida, en la Tierra, ha precisado de al menos 3.000 Millones de años para llegar a la casi infinita variedad de seres vivos existentes hoy en día. Y si eso ha ocurrido en la Tierra, es seguro que también habrá ocurrido en muchos otros mundos.

En mi opinión

Un documental muy interesante y recomendable, no por la información que da sobre los planetas y las lunas, la mayoría de las cosas ya sabidas, sino por la forma en que expone cómo la evolución del Sol y su incremento de temperatura puede hacer que un planeta habitable deje de serlo y otro inhóspito llegue a hacerse habitable.

No obstante, unas puntualizaciones.

El Crecimiento de la Intensidad Solar

Por lo que hemos podido ver hasta ahora, la intensidad del Sol se incrementa aproximadamente un 10% cada Ga. Como consecuencia, la zona templada del Sistema Solar se aleja del Sol a razón de UN metro por año.

La Tierra, a 150 Gm del Sol, recibe unos 1365 w/m² de calor, luz y otras radiaciones energéticas procedentes del Sol. Con un incremento de 10% cada Ga, dentro de 5 Ga recibiremos 2.200 w/m², lo que convertirá la Tierra en un planeta calcinado y estéril.

Titán, a 1.437 Gm del Sol, apenas recibe 15 w/m² de radiación. Y dentro de 5 Ga recibirá 24 w/m², insuficiente para que alcance la temperatura necesaria para que se derritan las montañas de hielo de agua.

Es posible que el incremento de la radiación solar no sea constante, que aumente mucho más en las etapas más avanzadas de la vida del Sol. Pero haría falta un incremento de más del 100% por Ga para que la temperatura de Titán alcanzase el nivel necesario para hacer de él un mundo habitable.

Por tal motivo, descarto por completo que Titan pueda hacerse habitable en el futuro... por medios naturales. Pero no descarto otros medios.

Deteniendo el Calentamiento de la Tierra

Existe un medio de que podamos controlar el Calentamiento Global provocado por el Sol, y es situar, entre la Tierra y el Sol, unas persianas.

La idea puede parecer descabellada, pero es perfectamente factible con la tecnología actual, y será mucho más factible en el futuro, con las nuevas tecnologías que desarrollemos.

Persianas en el Sol, para controlar el calentamiento del SolSe trata de construir una celosía de paneles opacos (paneles fotovoltaicos o, simplemente, espejos) situados en el punto de Lagrange Interno del sistema Sol-Tierra, a 1'6 Gm de la Tierra, que oculten aproximadamente un 2% del disco solar. Con eso reduciríamos la radiación solar en un 2%.

Dentro de 500 Ma, si queremos que la Tierra siga siendo habitable, los paneles deberían ser mayores, hasta cubrir el 5% del disco solar.

Podéis ver la idea, más desarrollada, en Espejos en el Cielo, Persianas en el Sol. Y en ese desarrollo se incluye una idea más, construir espejos alrededor de un planeta para enviarle más calor que el que recibe del Sol. La verdad, para que Titán recibiera la misma radiación solar que recibe la Tierra y pudiera tener un clima similar, los espejos colectores deberían ser 90 veces más grandes que el mismo Titán, lo cual me lleva, de nuevo, a descartar esta idea. Pero si no es de esta forma, será de otra, y si no somos nosotros, serán nuestros nietos o biznietos los que encontrarán la solución.

Al fin y al cabo

Siempre hay un medio, si el valor va unido a la inteligencia.

Conan el Bárbaro, en La Torre del Elefante

La Inestabilidad de las Órbitas Planetarias
Planeta Órbita
Mercurio 58 Gm
Venus 108 Gm
Tierra 150 Gm
Marte 228 Gm
Júpiter 778 Gm
Saturno 1.437 Gm
Urano 2.871 Gm
Neptuno 4.498 Gm
Plutón 5.800 Gm

Sabemos que las órbitas de los planetas no son estables. Aquí se sugiere que Mercurio se formó mucho más lejos del Sol y que, tras una colisión planetaria se internó en el interior del Sistema Solar hasta ocupar su órbita actual.

También en otros documentales se explica cómo Júpiter, el planeta más grande del Sistema Solar, estuvo durante cientos de millones de años acercándose hacia el Sol hasta que la atracción de Saturno invirtió la caída y volvió a alejarlo hasta su posición actual.

 E incluso se ha sugerido que los planetas Urano y Neptuno intercambiaron su posición, estando antes Urano más lejos que Neptuno.

Es MUY improbable que la Tierra haya estado siempre a 150 Gm del Sol. Que se haya formado más cerca o más lejos, no lo sabemos, aunque por la cantidad de agua de sus océanos, algunos geofísicos creen que se formó más lejos y que posteriormente se internó hasta su órbita actual.

Aún queda bastante que investigar antes de confirmarlo.

La Variable Habitabilidad de la Tierra

La Vida comenzó en la Tierra prácticamente desde su formación, hace unos 4'5 Ga.

Pero aunque la Vida pudo formarse, desarrollarse y subsistir durante todo este tiempo, no significa que la Tierra fuese habitable por Seres Humanos.

La Tierra comenzó siendo una incandescente bola de lava, rocas fundidas en las que flotaban algunos cratones, placas de granito y roca sólida que fueron la semilla de los primeros continentes. No había agua líquida, pero sí había mucho vapor de agua en la densa atmósfera que cubría el planeta.

Llovió, pero el agua volvía a evaporarse mucho antes de alcanzar el suelo. Y así fue durante millones de años, cuando las montañas se enfriaron lo bastante para que se formaran los primeros torrentes y ríos, ríos que aún no eran capaces de formar un mar, por el mayor calor del terreno lejos de las montañas.

Y cuando el terreno se enfrió lo suficiente, entonces se formaron los primeros mares y océanos, con agua a 80 grados.

En algún punto de este proceso debió aparecer la Vida, en forma de organismos extremófilos, capaces de sobrevivir a estas condiciones extremas.

Con el tiempo la Tierra se fue enfriando, y lo hizo tanto que la superficie de los océanos se congeló: La intensidad del Sol era por entonces bastante menor que la actual y no llegaba energía suficiente para derretir los océanos. Sobrevivieron las bacterias capaces de prosperar en los océanos existentes bajo esa capa de hielo, en las cercanías de volcanes submarinos u otras fuentes energéticas.

La Vida siguió evolucionando, el Sol siguió incrementando su radiación, y por fin, hace unos Mil Millones de años, la intensidad solar fue suficiente para derretir los océanos.

Durante Cientos de Millones de años la Vida evolucionó dentro de los océanos. Por fin, hace 600 Ma, las plantas empezaron a desarrollarse en las costas y, poco a poco, internándose en los continentes. Hierbas, helechos, todo tipo de plantas. Seguidas de los primeros animales que, primero en las orillas y luego en el interior de los continentes, colonizaron todos los rincones de la Tierra.

Y sólo desde entonces la Tierra se convirtió en un planeta habitable por organismos complejos, como los humanos.

Es decir, que la habitabilidad de un planeta no tiene que ser constante a lo largo de su historia, pero sí se requiere que lo sea al menos en un período de unos Mil Millones de años, que es lo que los organismos celulares necesitan para evolucionar hasta el estado de organismos pluricelulares e inteligentes.

Ver Ficha de Mundos Interiores de la serie Planetas

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