Sistema solar: planetas, características, origen, evolución
El sistema solar es un conjunto de planetas y objetos astronómicos vinculados por la atracción gravitatoria que produce la estrella central única: el Sol. Dentro de este sistema planetario existen una multitud de cuerpos más pequeños como son lunas, planetas enanos, asteroides, meteoroides, centauros, cometas o polvo cósmico.
El sistema solar tiene 4568 millones de años y está localizado en la Vía Láctea. Si se empieza a contar desde la órbita de Plutón, se calcula que mide 5.913.520.000 km, el equivalente a 39,5 AU.
El sistema planetario conocido más cercano es Alfa Centauri, situado a unos 4,37 años luz (41,3 billones de kilómetros) de nuestro Sol. A su vez, la estrella más cercana sería Próxima Centauri (probablemente del sistema Alfa Centauri), situada a aproximadamente 4,22 años luz.
Índice del artículo
- 1 Sol
- 2 ¿Qué planetas forman el sistema solar?
- 3 Principales características de los planetas
- 4 Otros objetos astronómicos
- 5 Resumen de las principales características del sistema solar
- 6 Origen y evolución
- 7 Referencias
El Sol es el objeto más masivo y grande de todo el sistema solar, con nada menos que 2 x 10 30 kg y un diámetro de 1.4 x 10 6 km. Un millón de Tierras caben holgadamente en su interior.
El análisis de la luz solar muestra que esta enorme esfera está compuesta mayormente de hidrógeno y helio, además de un 2% de otros elementos más pesados.
En su interior se encuentra un reactor de fusión, que constantemente transforma el hidrógeno en helio, produciendo la luz y el calor que irradia.
Probablemente el Sol y los demás miembros del sistema solar se originaron al mismo tiempo, por la condensación de una nebulosa original de materia, hace al menos 4.600 millones de años. La materia de esta nebulosa bien pudo provenir de la explosión de una o varias supernovas.
Aunque el Sol no es la estrella más grande o más luminosa, es el astro más importante para el planeta y el sistema solar. Es una estrella de tamaño mediano, bastante estable y todavía joven, localizada en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea. Bastante corriente en líneas generales, pero afortunado para la vida en la Tierra.
Con su poderosa fuerza gravitatoria, el Sol hace posible la sorprendente variedad de escenarios en cada uno de los planetas del sistema solar, ya que es la fuente de su energía mediante la cual mantiene la cohesión de sus integrantes.
Hay 8 planetas en el sistema solar, clasificados en planetas interiores y planetas exteriores: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Los planetas interiores son Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Se tratan de planetas rocosos y pequeños, mientras que los planetas exteriores como Júpiter son gigantes gaseosos. Esta diferencia de densidad tiene su origen en la forma como la materia de la nebulosa original se condensó. Cuanto más lejos del Sol, la temperatura disminuye y, por lo tanto, la materia pudo formar distintos compuestos.
En las cercanías del Sol, donde la temperatura era mayor, solo elementos y compuestos pesados como metales y silicatos pudieron condensarse lentamente y formar partículas sólidas. Así surgieron los planetas densos: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.
Los planetas exteriores son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Se formaron en regiones más alejadas, en las cuales la materia se condensó rápidamente en hielo. El rápido crecimiento de estas acumulaciones de hielo dio lugar a objetos de enorme tamaño. Sin embargo en su interior estos planetas gigantescos no están congelados, de hecho aún irradian gran cantidad de calor al espacio.
La frontera entre los planetas interiores y exteriores es el Cinturón de Asteroides, restos de un planeta que no llegó a formarse a causa de la descomunal atracción gravitatoria de Júpiter, que los dispersó.
Durante mucho tiempo Plutón fue considerado un planeta hasta 2006, cuando los astrónomos lo designaron como un planeta enano por carecer de dominancia orbital, una de las características que debe tener un cuerpo celeste para ser considerado un planeta.
Esto significa que en su entorno no deben existir otros cuerpos de un tamaño parecido y con gravedad semejante. No es el caso de Plutón, cuyo tamaño es semejante al de su luna Caronte y muy cercanos entre sí.
Los planetas orbitan alrededor del Sol siguiendo órbitas elípticas, según las leyes de Kepler. Estas órbitas se encuentran todas aproximadamente en un mismo plano, que es el plano de la eclíptica, sobre el cual transcurre el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.
De hecho casi todos los objetos del sistema solar se encuentran en este plano, con pequeñas diferencias, excepto Plutón, cuyo plano orbital está inclinado 17º respecto a la eclíptica.
Es un pequeño planeta, apenas más grande que un tercio de la Tierra y el más próximo al Sol. En su superficie se aprecian formaciones rocosas parecidas a las de la Luna, según se aprecia en las imágenes. Son típicos los escarpes lobulados que, según los astrónomos, son un indicio de que Mercurio se está encogiendo.
También tiene otras características en común con nuestro satélite, por ejemplo la composición química, presencia de hielo en los polos y una gran cantidad de cráteres de impacto.
Ocasionalmente Mercurio es visible desde la Tierra, muy bajo sobre el horizonte, justo al ponerse el Sol o muy temprano, antes del amanecer.
Este pequeño planeta ha acoplado su movimiento de rotación y de traslación alrededor del Sol, gracias a las llamadas fuerzas de marea. Estas fuerzas tienden a disminuir la velocidad de rotación del planeta alrededor de su eje, hasta igualar la velocidad de traslación.
Tales acoplamientos no son raros entre objetos del sistema solar. Por ejemplo, la Luna tiene un movimiento parecido y siempre muestra una misma cara a la Tierra, al igual que Plutón y su satélite Caronte.
El acoplamiento de marea es responsable de las temperaturas extremas de Mercurio, junto a la escasa atmósfera del planeta.
La cara de Mercurio expuesta al Sol tiene temperaturas abrasadoras, pero no es el planeta más caliente del sistema solar, aunque sea el más cercano al astro rey. Esa distinción es para Venus, cuya superficie está cubierta de un denso manto de nubes que retiene el calor en su interior.
Tabla 1. Mercurio: características y movimiento
En tamaño, masa y composición química, Venus es muy parecido a la Tierra, sin embargo su densa atmósfera impide que el calor escape. Se trata del famoso efecto invernadero, a cuya causa se debe que la temperatura superficial de Venus alcance los 400 ºC, cercana al punto de fusión del plomo.
La atmósfera venusina está compuesta principalmente de dióxido de carbono y trazas de otros gases como oxígeno. La presión atmosférica es unas 100 veces mayor que la terrestre y la distribución de los rápidos vientos es sumamente compleja.
Otro detalle de la notable atmósfera de Venus es su rotación alrededor del planeta, que le toma cerca de 4 días terrestres. Nótese que la rotación del planeta propiamente dicho es sumamente lenta: un día venusiano dura 243 días de la Tierra.
En Venus abunda el deuterio, un isótopo del hidrógeno que se debe a la falta de una capa de ozono protectora contra los rayos ultravioleta del Sol. No existe evidencia de agua en la actualidad, sin embargo, tanto deuterio indica que Venus pudo tenerla en el pasado.
En cuanto a la superficie como tal, los mapas de radar muestran accidentes geográficos tales como montañas, planicies y cráteres, en los que abunda el basalto.
El vulcanismo es característico en Venus, así como la lenta rotación retrógrada. Solamente Venus y Urano rotan en sentido opuesto a los demás planetas.
Se maneja la hipótesis de que se debe a una colisión pasada con otro objeto celeste, pero otra posibilidad es que las mareas atmosféricas causadas por el Sol modifican lentamente la rotación. Posiblemente ambas causas han contribuido por igual al movimiento que ahora tiene el planeta.
Tabla 2. Venus: características y movimiento
El tercer planeta en cercanía al Sol es el único que alberga vida, al menos hasta donde sabemos.
La Tierra está a una distancia ideal para que la vida prolifere y además posee una capa de ozono protectora, agua líquida en abundancia (hasta un 75 % de la superficie está cubierta por este elemento) y un intenso campo magnético propio. Su rotación también es la más rápida de los cuatro planetas rocosos.
La atmósfera terrestre está compuesta de nitrógeno y oxígeno, con trazas de otros gases. Está estratificada, pero sus límites no son definidos: se adelgaza progresivamente hasta desaparecer.
Otra característica importante de la Tierra es que tiene tectónica de placas, por ello su superficie experimenta cambios continuamente (en tiempos geológicos por supuesto). De allí que se hayan borrado ya las evidencias de cráteres que abundan en los demás planetas del sistema solar.
Esto brinda a la Tierra una gran variedad de escenarios ambientales: montañas, llanuras y desiertos, junto a la abundancia de agua, tanto en los extensos océanos como en el agua dulce en la superficie y el subsuelo.
Junto con la Luna, su satélite natural, forma un dúo notable. El tamaño de nuestro satélite es relativamente grande si se lo compara con el de la Tierra y ejerce una notable influencia sobre esta.
Para comenzar, la Luna es responsable de las mareas, que ejercen una poderosa influencia sobre la vida terrestre. La Luna está en rotación síncrona con nuestro planeta: sus períodos de rotación y de traslación alrededor de la Tierra son iguales, por eso siempre nos muestra la misma cara.
Tabla 3. La Tierra: características y movimiento
Marte es un poco menor que la Tierra y Venus, pero mayor que Mercurio. Su densidad superficial también es algo menor. Muy parecido a la Tierra, los curiosos siempre creyeron ver indicios de vida inteligente en el rojizo astro.
Por ejemplo, ya desde mediados del siglo XIX muchos observadores aseguraron haber visto “canales”, líneas rectas que surcaban la superficie marciana y que achacaron a la presencia de vida inteligente. Inclusive se crearon mapas de estos supuestos canales.
Sin embargo las imágenes de la sonda Mariner demostraron a mediados de los años sesenta del siglo XX, que la superficie marciana es desértica y que los canales eran inexistentes.
El color rojizo de Marte se debe a la abundancia de óxidos de hierro en la superficie. En cuanto a su atmósfera, es delgada y consta de dióxido de carbono en un 95 %, con trazas de otros elementos como argón. No hay vapor de agua ni oxígeno. Ete último se encuentra formando compuestos en las rocas.
A diferencia de la Tierra, Marte no dispone de campo magnético propio, así que las partículas del viento solar inciden directamente sobre la superficie poco protegida por la delgada atmósfera.
En cuanto a la orografía, es variada y hay indicios de que alguna vez el planeta tuvo agua líquida. Una de las características más notables es el Monte Olimpo, el volcán más grande que se conoce en el Sistema Solar hasta ahora.
El Monte Olimpo supera con mucho a los volcanes más grandes de la Tierra: tiene el triple de alto que el monte Everest y 100 veces el volumen del Mauna Loa, el mayor volcán terrestre. Sin actividad tectónica y con baja gravedad, la lava pudo acuumularse para dar origen a tan colosal estructura.
Tabla 4. Marte: características y movimiento
Sin duda es el rey de los planetas por su gran tamaño: su diámetro es 11 veces mayor que el la Tierra y además sus condiciones son mucho más extremas.
Posee una rica atmósfera surcada por vientos rápidos. La conocida Gran Mancha Roja de Júpiter es una tormenta de larga data, con vientos de hasta 600 km/h.
Júpiter es gaseoso, por lo tanto debajo de la atmósfera no hay suelo firme. Lo que sucede es que la atmósfera se va volviendo más densa a medida que aumenta la profundidad, hasta llegar a un punto en que el gas está licuado. De allí que sea bastante achatado en los polos, a causa de la rotación.
Pese a que la mayor parte de la materia que compone a Júpiter es hidrógeno y helio -como el Sol-, en su interior posee un núcleo de elementos pesados a una elevada temperatura. De hecho, el gigante gaseoso es una fuente de radiación infrarroja, por eso los astrónomos saben que el interior es mucho caliente que el exterior.
Júpiter también tiene un campo magnético propio, 14 veces más intenso que el terrestre. Una característica notable de ese planeta es la gran cantidad de satélites naturales que tiene.
Por su enorme tamaño, es natural que su gravedad haya podido capturar muchos cuerpos rocosos que acertaron a pasar por sus cercanías. Pero también posee lunas de gran tamaño, siendo las más notables las cuatro lunas galileanas: Io, Europa, Calisto y Ganímedes, esta última la más grande de las lunas del sistema solar.
Estas grandes lunas probablemente se originaron al mismo tiempo que Júpiter. Por derecho propio son mundos fascinantes, ya que en ellas hay presencia de agua, vulcanismo, clima extremos y magnetismo, entre otras características.
Tabla 5. Júpiter: características y movimiento
Sin duda, lo que más llama la atención de Saturno es su complejo sistema de anillos, descubierto por Galileo en 1609. Habría que reseñar también que Christian Huygens fue el primero en darse cuenta de la estructura anular, unos años después, en 1659. Seguramente el telescopio de Galileo no tenía la resolución suficiente.
Millones de partículas de hielo componen los anillos de Saturno, tal vez restos de antiguas lunas y cometas que impactaron con el planeta -Saturno tiene casi tantas como Júpiter-.
Algunos satélites de Saturno, llamados satélites pastores, se encargan de mantener libre la órbita y confinan a los anillos en regiones bien definidas del plano ecuatorial planetario. El ecuador del planeta es bastante pronunciado, al ser un esferoide muy achatado debido la baja densidad y el movimiento de rotación.
Saturno es tan liviano, que podría flotar en un hipotético océano lo suficientemente grande como para contenerlo. Otra razón para la deformación del planeta es que la rotación no es constante, sino dependiente de la latitud y de otras interacciones con sus satélites.
En cuanto a su estructura interna, los datos recabados por las misiones Voyager, Cassini y Ulysses aseguran que es bastante parecida a la de Júpiter, es decir, un manto gaseoso y un núcleo de elementos pesados muy calientes.
Las condiciones de temperatura y presión hacen posible que se forme hidrógeno líquido metálico, por lo que el planeta dispone de campo magnético propio.
Hacia la superficie, el clima es extremo: abundan las tormentas, aunque no tan persistentes como las del vecino Júpiter.
Tabla 6. Saturno: características y movimiento
Fue descubierto por William Herschel en 1781, quien lo describió como un pequeño punto azul verdoso en su telescopio. En un principio creyó que se trataba de un cometa, pero al poco tiempo él y otros astrónomos se percataron de que era un planeta, al igual que Saturno y Júpiter.
El movimiento de Urano es bastante peculiar, siendo e rotación retrógrada, al igual que Venus. Además, el eje de rotación está muy inclinado respecto al plano de la órbita: 97.9 º, así que prácticamente rota de costado.
Entonces las estaciones del planeta -reveladas a través de las imágenes del Voyager- son bastante extremas, con inviernos de 21 años de duración.
El color azul verdoso de Urano se debe al contenido de metano de su atmósfera, mucho más fría que la de Saturno o la de Júpiter. Pero sobre su estructura interna es poco lo que se conoce. Tanto Urano como Neptuno son considerados mundos de hielo, o más bien gaseosos o cuasi líquidos.
Aunque Urano no produce hidrógeno metálico a causa de su menor masa y presión en el interior, sí posee un campo magnético intenso, más o menos comparable al terrestre.
Urano tiene su propio sistema de anillos, aunque no tan magnífico como el de Saturno. Son muy tenues y por eso no se observan con facilidad desde la Tierra. Fueron descubiertos en 1977, gracias a la ocultación temporal del planeta por una estrella, lo que permitió a los astrónomos divisar su estructura por vez primera.
Como todos los planetas exteriores, Urano tiene muchas lunas. Las principales son Oberon, Titania, Umbriel, Ariel y Miranda, nombres tomados de las obras de Alexander Pope y William Shakespeare. Se ha detectado agua congelada en estas lunas.
Tabla 7. Urano: características y movimiento
En los confines del sistema solar está Neptuno, el planeta más alejado del Sol. Fue descubierto debido a perturbaciones gravitacionales no explicadas, que hacían prever la existencia de un gran objeto aún no descubierto.
Los cálculos del astrónomo francés Urbain Jean Leverrier finalmente condujeron al descubrimiento de Neptuno en 1846, aunque ya Galileo lo había divisado con su telescopio creyéndolo una estrella.
Visto desde la Tierra, Neptuno es un pequeño punto azul verdoso y hasta no hace mucho tiempo, era muy poco lo que se sabía de su estructura. La misión Voyager aportó nuevos datos a finales de los años 80.
Las imágenes mostraron una superficie con evidencia de fuertes tormentas y veloces vientos, incluyendo una gran mancha parecida a la de Júpiter: la Gran Mancha Oscura.
Neptuno posee una atmósfera rica en metano, así como un sistema de anillos tenues, parecidos a los de Urano. Su estructura interna está compuesta de una corteza de hielo que recubre el núcleo metálico y tiene magnetismo propio.
En cuanto a las lunas, se han descubierto unos 15 hasta la fecha, pero pudiera haber algunas otras, dado que el planeta es muy lejano y es el menos estudiado todavía. Tritón y Nereida son las principales, con Tritón en órbita retrógrada y poseedor de una tenue atmósfera propia de nitrógeno.
Tabla 8. Neptuno: características y movimiento
El Sol y los grandes planetas son los miembros mayores del sistema solar, pero hay otros objetos, más pequeños pero igualmente fascinantes.
Hablamos de planetas enanos, lunas o satélites de los planetas mayores, los cometas, los asteroides y meteoroides. Cada uno tiene particularidades sumamente interesantes.
En el cinturón de asteroides que está entre Marte y Júpiter, y más allá de la órbita de Neptuno, en el cinturón de Kuiper, hay muchos objetos que según los criterios astronómicos, no entran en la categoría de planetas.
Los más destacados son:
– Ceres, en el cinturón de asteroides.
– Plutón, que anteriormente fue considerado el noveno planeta mayor.
– Eris, descubierto en 2003 y más grande que Plutón y más alejado del Sol que este.
– Makemake, en el cinturón de Kuiper y más o menos de la mitad de tamaño que Plutón.
– Haumea, también en el cinturón de Kuiper. Tiene forma marcadamente elipsoidal y posee anillos.
El criterio para distinguirlos de los planetas mayores es tanto el tamaño como la atracción gravitatoria que poseen, vinculada a su masa. Para ser considerado planeta, un objeto debe rotar alrededor del Sol, además ser más o menos esférico.
Y su gravedad tiene que ser suficientemente elevada como para absorber los demás cuerpos menores a su alrededor, bien como satélites o como parte del planeta.
Como al menos el criterio gravitatorio no se cumple para Ceres, Plutón y Eris, se creó para ellos esta nueva categoría, a la cual fue a parar Plutón en 2006. En el lejano cinturón de Kuiper es posible que existan más planetas enanos como estos, aún sin detectar.
Como hemos visto, los planetas mayores e incluso Plutón, tienen satélites que orbitan a su alrededor. Hay más de un centenar pertenecientes a los planetas mayores, casi todos distribuidos en los planetas exteriores y tres perteneciendo a los planetas interiores: la Luna de la Tierra, y Fobos y Deimos de Marte.
Puede que todavía queden más lunas por descubrir, sobre todo en los planetas más alejados del Sol, como Neptuno y demás gigantes helados.
Sus formas son variadas, algunos son esferoidales y otros bastante irregulares. Los más grandes probablemente se formaron junto al planeta padre, pero otros pudieron ser capturados por la gravedad. Inclusive hay lunas temporales, que por alguna razón son capturadas por el planeta pero al tiempo se liberan.
Otros cuerpos, además de los planetas mayores, también tienen lunas. Se estima que hasta el momento hay unos 400 satélites naturales de todo tipo.
Los cometas son residuos de la nube de materia que dio origen al sistema solar. Están formados por hielo, rocas y polvo y actualmente se los encuentra en las afueras del sistema solar, aunque de vez en cuando se acercan al Sol.
Hay tres regiones muy alejadas del Sol, pero que aún así pertenecen al sistema solar Los astrónomos creen que allí moran todos los cometas: el cinturón de Kuiper, la nube de Oort y el disco disperso.
Los asteroides son cuerpos rocosos de menor tamaño que un planeta enano o un satélite. Casi todos se encuentran en el cinturón de asteroides que marca la frontera en los planetas rocosos y los gaseosos.
Por su parte los centauros reciben este nombre porque comparten características de los asteroides y de los cometas, al igual que los seres mitológicos del mismo nombre: mitad humanos y mitad caballos.
Descubiertos en 1977, no se han fotografiado adecuadamente todavía, pero se sabe que abundan entre las órbitas de Júpiter y Neptuno.
Finalmente, un meteoroide es un fragmento de un objeto mayor, como los descritos hasta ahora. Pueden ser tan diminutos como una brizna de materia -sin ser tan pequeño como un grano de polvo-, unos 100 micrones o tan grande como 50 km de diámetro.
–Edad estimada: 4.6 billones de años.
–Forma: disco
–Ubicación: el brazo de Orión en la Vía Láctea.
–Extensión: es relativa, puede considerarse que es de unas 10.000 unidades astronómicas*, hasta el centro de la nube de Oort.
–Tipos de planetas: terrestres (rocosos) y jovianos (gaseosos y helados)
–Otros objetos: satélites, planetas enanos, asteroides.
*Una unidad astronómica equivale a 150 millones de kilómetros.
Actualmente, la mayoría de los científicos creen que el origen del sistema solar está en los restos de una o varias supernovas, de los cuales se formó una gigantesca nebulosa de gas y polvo cósmico.
La gravedad se encargó de aglomerar y colapsar esta materia, que de esta forma comenzó a girar cada vez más rápido y a formar un disco, en cuyo centro se formó el Sol. Este proceso se denomina acreción.
Alrededor del Sol permaneció el disco de materia restante, del cual con el tiempo surgieron los planetas y demás miembros del sistema solar.
A partir de la observación de sistemas estelares en formación de nuestra propia galaxia la Vía Láctea y de simulaciones por computadora, los científicos tienen evidencia de que tales procesos son relativamente comunes. Las estrellas recién formadas suelen tener estos discos de materia a su alrededor.
Esta teoría explica bastante bien la mayor parte de los hallazgos hechos acerca de nuestro sistema solar, siendo un sistema de una estrella central única. Sin embargo, no explicaría del todo la formación de planetas en los sistemas binarios. Y los hay, ya que se estima que un 50% de los exoplanetas pertenece a sistemas con dos estrellas, siendo muy comunes en la galaxia.
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