Formación y evolución del Sistema Solar - Formation and evolution of the Solar System

Concepción artística de un disco protoplanetario

La formación y evolución del Sistema Solar comenzó hace unos 4.500 millones de años con el colapso gravitacional de una pequeña parte de una nube molecular gigante . La mayor parte de la masa colapsada se acumuló en el centro, formando el Sol , mientras que el resto se aplanó en un disco protoplanetario a partir del cual se formaron los planetas , lunas , asteroides y otros pequeños cuerpos del Sistema Solar .

Este modelo, conocido como hipótesis nebular , fue desarrollado por primera vez en el siglo XVIII por Emanuel Swedenborg , Immanuel Kant y Pierre-Simon Laplace . Su desarrollo posterior ha entretejido una variedad de disciplinas científicas que incluyen astronomía , química , geología , física y ciencia planetaria . Desde los albores de la era espacial en la década de 1950 y el descubrimiento de planetas extrasolares en la década de 1990, el modelo ha sido desafiado y refinado para dar cuenta de nuevas observaciones.

El Sistema Solar ha evolucionado considerablemente desde su formación inicial. Muchas lunas se han formado a partir de discos circulares de gas y polvo alrededor de sus planetas padres, mientras que se cree que otras lunas se formaron de forma independiente y más tarde fueron capturadas por sus planetas. Otros, como la Luna de la Tierra , pueden ser el resultado de colisiones gigantes . Las colisiones entre cuerpos se han producido continuamente hasta el día de hoy y han sido fundamentales para la evolución del Sistema Solar. Las posiciones de los planetas podrían haber cambiado debido a interacciones gravitacionales. Ahora se cree que esta migración planetaria fue responsable de gran parte de la evolución temprana del Sistema Solar.

En aproximadamente 5 mil millones de años, el Sol se enfriará y expandirá hacia afuera muchas veces su diámetro actual (convirtiéndose en un gigante rojo ), antes de deshacerse de sus capas externas como una nebulosa planetaria y dejar un remanente estelar conocido como enana blanca . En un futuro lejano, la gravedad de las estrellas que pasan reducirá gradualmente el séquito de planetas del Sol. Algunos planetas serán destruidos, otros expulsados ​​al espacio interestelar . En última instancia, en el transcurso de decenas de miles de millones de años, es probable que el Sol se quede sin ninguno de los cuerpos originales en órbita a su alrededor.

Historia

Pierre-Simon Laplace , uno de los creadores de la hipótesis nebular

Las ideas sobre el origen y el destino del mundo datan de los primeros escritos conocidos; sin embargo, durante casi todo ese tiempo, no hubo ningún intento de vincular tales teorías con la existencia de un "Sistema Solar", simplemente porque no se pensaba generalmente que el Sistema Solar, en el sentido en que lo entendemos ahora, existía. El primer paso hacia una teoría de la formación y evolución del Sistema Solar fue la aceptación general del heliocentrismo , que colocó al Sol en el centro del sistema y a la Tierra en órbita a su alrededor. Este concepto se había desarrollado durante milenios ( Aristarco de Samos lo había sugerido ya en el año 250 a. C.), pero no fue ampliamente aceptado hasta finales del siglo XVII. El primer uso registrado del término "Sistema Solar" data de 1704.

La teoría estándar actual para la formación del Sistema Solar, la hipótesis nebular , ha caído y ha perdido popularidad desde su formulación por Emanuel Swedenborg , Immanuel Kant y Pierre-Simon Laplace en el siglo XVIII. La crítica más significativa de la hipótesis fue su aparente incapacidad para explicar la relativa falta de momento angular del Sol en comparación con los planetas. Sin embargo, desde principios de la década de 1980, los estudios de estrellas jóvenes han demostrado que están rodeadas de discos fríos de polvo y gas, exactamente como predice la hipótesis nebular, lo que ha llevado a su reaceptación.

La comprensión de cómo se espera que el Sol continúe evolucionando requiere una comprensión de la fuente de su poder. La confirmación de Arthur Stanley Eddington de la teoría de la relatividad de Albert Einstein lo llevó a darse cuenta de que la energía del Sol proviene de reacciones de fusión nuclear en su núcleo, fusionando hidrógeno en helio. En 1935, Eddington fue más allá y sugirió que otros elementos también podrían formarse dentro de las estrellas. Fred Hoyle elaboró esta premisa argumentando que las estrellas evolucionadas llamadas gigantes rojas crearon muchos elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio en sus núcleos. Cuando una gigante roja finalmente se deshaga de sus capas externas, estos elementos se reciclarían para formar otros sistemas estelares.

Formación

Nebulosa presolar

La hipótesis nebular dice que el Sistema Solar se formó a partir del colapso gravitacional de un fragmento de una nube molecular gigante . La nube tenía unos 20  pársec (65 años luz) de ancho, mientras que los fragmentos tenían aproximadamente 1 pársec (tres años y cuarto de luz ) de ancho. El colapso adicional de los fragmentos llevó a la formación de núcleos densos de 0,01 a 0,1 pársec (2.000 a 20.000  AU ) de tamaño. Uno de estos fragmentos colapsados ​​(conocido como la nebulosa presolar ) formó lo que se convirtió en el Sistema Solar. La composición de esta región con una masa ligeramente superior a la del Sol ( M ) era aproximadamente la misma que la del Sol de hoy, con hidrógeno , junto con helio y trazas de litio producidas por la nucleosíntesis del Big Bang , formando aproximadamente el 98%. de su masa. El 2% restante de la masa consistía en elementos más pesados que fueron creados por nucleosíntesis en generaciones anteriores de estrellas. Al final de la vida de estas estrellas, expulsaron elementos más pesados ​​al medio interestelar .

Imagen del Hubble de discos protoplanetarios en la Nebulosa de Orión , una "guardería estelar" de años luz de ancho probablemente muy similar a la nebulosa primordial a partir de la cual se formó el Sol.

Las inclusiones más antiguas encontradas en meteoritos , que se cree que trazan el primer material sólido que se formó en la nebulosa presolar, tienen 4568,2 millones de años, que es una definición de la edad del Sistema Solar. Los estudios de meteoritos antiguos revelan rastros de núcleos hijos estables de isótopos de vida corta, como el hierro-60 , que solo se forman en estrellas explosivas de vida corta. Esto indica que una o más supernovas ocurrieron cerca. Una onda de choque de una supernova puede haber desencadenado la formación del Sol al crear regiones relativamente densas dentro de la nube, provocando el colapso de estas regiones. Debido a que solo las estrellas masivas y de corta duración producen supernovas, el Sol debe haberse formado en una gran región de formación de estrellas que produjo estrellas masivas, posiblemente similares a la Nebulosa de Orión . Los estudios de la estructura del cinturón de Kuiper y de los materiales anómalos en su interior sugieren que el Sol se formó dentro de un cúmulo de entre 1.000 y 10.000 estrellas con un diámetro de entre 6,5 y 19,5 años luz y una masa colectiva de 3000  M . Este cúmulo comenzó a romperse entre 135 millones y 535 millones de años después de su formación. Varias simulaciones de nuestro joven Sol interactuando con estrellas cercanas durante los primeros 100 millones de años de su vida producen órbitas anómalas observadas en el Sistema Solar exterior, como objetos desprendidos .

Debido a la conservación del momento angular , la nebulosa giró más rápido al colapsar. A medida que el material dentro de la nebulosa se condensó, los átomos dentro de ella comenzaron a chocar con una frecuencia creciente, convirtiendo su energía cinética en calor . El centro, donde se acumulaba la mayor parte de la masa, se volvió cada vez más caliente que el disco circundante. Durante aproximadamente 100.000 años, las fuerzas en competencia de la gravedad, la presión del gas, los campos magnéticos y la rotación hicieron que la nebulosa en contracción se aplanara en un disco protoplanetario giratorio con un diámetro de aproximadamente 200 AU y formara una protoestrella densa y caliente (una estrella en la que el hidrógeno la fusión aún no ha comenzado) en el centro.

En este punto de su evolución , se cree que el Sol era una estrella T Tauri . Los estudios de las estrellas T Tauri muestran que a menudo van acompañadas de discos de materia preplanetaria con masas de 0,001 a 0,1  M . Estos discos se extienden a varios cientos de  UA ( el Telescopio Espacial Hubble ha observado discos protoplanetarios de hasta 1000 UA de diámetro en regiones de formación estelar como la Nebulosa de Orión) y son bastante fríos, alcanzando una temperatura superficial de solo unos 1000 K (730 ° C; 1.340 ° F) en su punto más caliente. En 50 millones de años, la temperatura y la presión en el núcleo del Sol se volvieron tan grandes que su hidrógeno comenzó a fusionarse, creando una fuente interna de energía que contrarrestaba la contracción gravitacional hasta que se alcanzaba el equilibrio hidrostático . Esto marcó la entrada del Sol en la fase principal de su vida, conocida como secuencia principal . Las estrellas de la secuencia principal obtienen energía de la fusión de hidrógeno en helio en sus núcleos. El Sol sigue siendo una estrella de la secuencia principal en la actualidad. A medida que el Sistema Solar primitivo continuó evolucionando, finalmente se alejó de sus hermanos en la guardería estelar y continuó orbitando el centro de la Vía Láctea por sí solo.

Formación de los planetas

Se cree que los diversos planetas se formaron a partir de la nebulosa solar, la nube de gas y polvo en forma de disco que quedó de la formación del Sol. El método actualmente aceptado por el cual se formaron los planetas es la acreción , en el que los planetas comenzaron como granos de polvo en órbita alrededor de la protoestrella central. A través del contacto directo y la autoorganización , estos granos se formaron en grupos de hasta 200 m (660 pies) de diámetro, que a su vez chocaron para formar cuerpos más grandes ( planetesimales ) de ~ 10 km (6.2 millas) de tamaño. Estos aumentaron gradualmente a través de nuevas colisiones, creciendo a una tasa de centímetros por año en el transcurso de los próximos millones de años.

El Sistema Solar interior , la región del Sistema Solar dentro de 4 AU, estaba demasiado caliente para que se condensaran moléculas volátiles como el agua y el metano, por lo que los planetesimales que se formaron allí solo podían formarse a partir de compuestos con altos puntos de fusión, como metales (como el hierro). , níquel y aluminio ) y silicatos rocosos . Estos cuerpos rocosos se convertirían en los planetas terrestres ( Mercurio , Venus , Tierra y Marte ). Estos compuestos son bastante raros en el Universo, ya que comprenden solo el 0,6% de la masa de la nebulosa, por lo que los planetas terrestres no podrían crecer mucho. Los embriones terrestres crecieron hasta aproximadamente 0,05 masas terrestres ( M 🜨 ) y dejaron de acumular materia unos 100.000 años después de la formación del Sol; Las subsiguientes colisiones y fusiones entre estos cuerpos del tamaño de planetas permitieron que los planetas terrestres crecieran hasta alcanzar sus tamaños actuales (ver Planetas terrestres a continuación).

Cuando los planetas terrestres se estaban formando, permanecían sumergidos en un disco de gas y polvo. El gas estaba parcialmente sostenido por la presión y, por lo tanto, no orbitaba el Sol tan rápidamente como los planetas. El arrastre resultante y, lo que es más importante, las interacciones gravitacionales con el material circundante provocaron una transferencia de momento angular y, como resultado, los planetas migraron gradualmente a nuevas órbitas. Los modelos muestran que las variaciones de densidad y temperatura en el disco gobernaron esta tasa de migración, pero la tendencia neta fue que los planetas internos migraran hacia adentro a medida que el disco se disipaba, dejando a los planetas en sus órbitas actuales.

Los planetas gigantes ( Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno ) se formaron más lejos, más allá de la línea de escarcha , que es el punto entre las órbitas de Marte y Júpiter donde el material es lo suficientemente frío como para que los compuestos volátiles helados permanezcan sólidos. Los hielos que formaron los planetas jovianos eran más abundantes que los metales y silicatos que formaron los planetas terrestres, lo que permitió que los planetas gigantes crecieran lo suficientemente masivos como para capturar hidrógeno y helio, los elementos más ligeros y abundantes . Los planetesimales más allá de la línea de congelación acumularon hasta 4  M 🜨 en aproximadamente 3 millones de años. Hoy, los cuatro planetas gigantes comprenden poco menos del 99% de toda la masa que orbita el Sol. Los teóricos creen que no es casualidad que Júpiter se encuentre más allá de la línea de las heladas. Debido a que la línea de escarcha acumuló grandes cantidades de agua a través de la evaporación del material helado que caía, creó una región de menor presión que aumentó la velocidad de las partículas de polvo en órbita y detuvo su movimiento hacia el Sol. En efecto, la línea de escarcha actuó como una barrera que provocó que el material se acumulara rápidamente a ~ 5 UA del Sol. Este exceso de material se fusionó en un gran embrión (o núcleo) del orden de 10  M 🜨 , que comenzó a acumular una envoltura a través de la acumulación de gas del disco circundante a un ritmo cada vez mayor. Una vez que la masa de la envoltura se volvió aproximadamente igual a la masa del núcleo sólido, el crecimiento procedió muy rápidamente, alcanzando alrededor de 150 masas terrestres ~ 10 5  años después y finalmente superando los 318  M 🜨 . Saturno puede deber su masa sustancialmente más baja simplemente a haberse formado unos pocos millones de años después de Júpiter, cuando había menos gas disponible para consumir.

Las estrellas T Tauri como el Sol joven tienen vientos estelares mucho más fuertes que las estrellas más viejas y estables. Se cree que Urano y Neptuno se formaron después de que lo hicieran Júpiter y Saturno, cuando el fuerte viento solar se llevó gran parte del material del disco. Como resultado, esos planetas acumularon poco hidrógeno y helio, no más de 1  M 🜨 cada uno. Urano y Neptuno a veces se denominan núcleos fallidos. El principal problema con las teorías de formación de estos planetas es la escala de tiempo de su formación. En las ubicaciones actuales, se habrían necesitado millones de años para que sus núcleos se acumularan. Esto significa que Urano y Neptuno pueden haberse formado más cerca del Sol, cerca o incluso entre Júpiter y Saturno, y luego migraron o fueron expulsados ​​hacia afuera (ver Migración planetaria más abajo). El movimiento en la era planetesimal no era todo hacia adentro, hacia el Sol; el retorno de la muestra de Stardust del cometa Wild 2 ha sugerido que los materiales de la formación temprana del Sistema Solar migraron desde el interior más cálido del Sistema Solar a la región del cinturón de Kuiper.

Después de entre tres y diez millones de años, el viento solar del joven Sol habría limpiado todo el gas y el polvo del disco protoplanetario, llevándolo al espacio interestelar, poniendo fin al crecimiento de los planetas.

Evolución posterior

Originalmente se pensó que los planetas se habían formado en o cerca de sus órbitas actuales. Esto ha sido cuestionado durante los últimos 20 años. Actualmente, muchos científicos planetarios piensan que el Sistema Solar podría haberse visto muy diferente después de su formación inicial: varios objetos al menos tan masivos como Mercurio estaban presentes en el Sistema Solar interior, el Sistema Solar exterior era mucho más compacto de lo que es ahora, y el cinturón de Kuiper estaba mucho más cerca del Sol.

Planetas terrestres

Al final de la época de formación planetaria, el Sistema Solar interior estaba poblado por embriones planetarios del tamaño de 50-100 Lunas a Marte . Un mayor crecimiento fue posible solo porque estos cuerpos chocaron y se fusionaron, lo que tomó menos de 100 millones de años. Estos objetos habrían interactuado gravitacionalmente entre sí, tirando de las órbitas de los demás hasta que chocaron, haciéndose más grandes hasta que los cuatro planetas terrestres que conocemos hoy tomaron forma. Se cree que una de esas colisiones gigantes formó la Luna (ver Lunas más abajo), mientras que otra eliminó la envoltura exterior del joven Mercurio .

Un problema sin resolver con este modelo es que no puede explicar cómo las órbitas iniciales de los planetas proto-terrestres, que habrían necesitado ser muy excéntricos para colisionar, produjeron las órbitas notablemente estables y casi circulares que tienen hoy. Una hipótesis para este "vertido de excentricidad" es que los terrestres se formaron en un disco de gas aún no expulsado por el sol. El " arrastre gravitacional " de este gas residual eventualmente habría reducido la energía de los planetas, suavizando sus órbitas. Sin embargo, tal gas, si existiera, habría evitado que las órbitas de los planetas terrestres se volvieran tan excéntricas en primer lugar. Otra hipótesis es que el arrastre gravitacional no ocurrió entre los planetas y el gas residual, sino entre los planetas y los cuerpos pequeños restantes. A medida que los cuerpos grandes se movían a través de la multitud de objetos más pequeños, los objetos más pequeños, atraídos por la gravedad de los planetas más grandes, formaron una región de mayor densidad, una "estela gravitacional", en la trayectoria de los objetos más grandes. Mientras lo hacían, el aumento de la gravedad de la estela ralentizó a los objetos más grandes hacia órbitas más regulares.

Cinturón de asteróides

El borde exterior de la región terrestre, entre 2 y 4 UA del Sol, se llama cinturón de asteroides . El cinturón de asteroides inicialmente contenía materia más que suficiente para formar 2-3 planetas similares a la Tierra y, de hecho, se formó allí una gran cantidad de planetesimales . Al igual que con los terrestres, los planetesimales de esta región se fusionaron más tarde y formaron entre 20 y 30 embriones planetarios del tamaño de la Luna a Marte ; sin embargo, la proximidad de Júpiter significó que después de la formación de este planeta, 3 millones de años después del Sol, la historia de la región cambió drásticamente. Las resonancias orbitales con Júpiter y Saturno son particularmente fuertes en el cinturón de asteroides, y las interacciones gravitacionales con embriones más masivos dispersaron muchos planetesimales en esas resonancias. La gravedad de Júpiter aumentó la velocidad de los objetos dentro de estas resonancias, haciendo que se rompieran al chocar con otros cuerpos, en lugar de acumularse.

A medida que Júpiter migró hacia adentro después de su formación (ver Migración planetaria a continuación), las resonancias habrían barrido el cinturón de asteroides, excitando dinámicamente a la población de la región y aumentando sus velocidades entre sí. La acción acumulativa de las resonancias y los embriones dispersó a los planetesimales lejos del cinturón de asteroides o excitó sus inclinaciones y excentricidades orbitales . Algunos de esos embriones masivos también fueron expulsados ​​por Júpiter, mientras que otros pueden haber migrado al interior del Sistema Solar y desempeñado un papel en la acumulación final de los planetas terrestres. Durante este período de agotamiento primario, los efectos de los planetas gigantes y los embriones planetarios dejaron el cinturón de asteroides con una masa total equivalente a menos del 1% de la de la Tierra, compuesta principalmente por pequeños planetesimales. Esto sigue siendo de 10 a 20 veces más que la masa actual en el cinturón principal, que ahora es de aproximadamente 0,0005  M 🜨 . Se cree que siguió un período de agotamiento secundario que acercó el cinturón de asteroides a su masa actual cuando Júpiter y Saturno entraron en una resonancia orbital temporal de 2: 1 (ver más abajo).

El período de impactos gigantes del Sistema Solar interior probablemente jugó un papel en la Tierra al adquirir su contenido de agua actual (~ 6 × 10 21  kg) del cinturón de asteroides temprano. El agua es demasiado volátil para haber estado presente en la formación de la Tierra y, posteriormente, debe haber sido entregada desde las partes exteriores más frías del Sistema Solar. El agua probablemente fue entregada por embriones planetarios y pequeños planetesimales arrojados fuera del cinturón de asteroides por Júpiter. También se ha sugerido que una población de cometas del cinturón principal descubierta en 2006 es una posible fuente de agua de la Tierra. Por el contrario, los cometas del cinturón de Kuiper o regiones más lejanas suministraron no más del 6% del agua de la Tierra. La hipótesis de la panspermia sostiene que la vida misma puede haber sido depositada en la Tierra de esta manera, aunque esta idea no es ampliamente aceptada.

Migración planetaria

Según la hipótesis nebular, los dos planetas exteriores pueden estar en el "lugar equivocado". Urano y Neptuno (conocidos como los " gigantes de hielo ") existen en una región donde la densidad reducida de la nebulosa solar y los tiempos orbitales más largos hacen que su formación allí sea altamente inverosímil. En cambio, se cree que los dos se formaron en órbitas cerca de Júpiter y Saturno (conocidos como los " gigantes gaseosos "), donde había más material disponible, y que migraron hacia sus posiciones actuales durante cientos de millones de años.

Simulación que muestra los planetas exteriores y el cinturón de Kuiper:
a) Antes de la resonancia de Júpiter / Saturno 2: 1
b) Dispersión de los objetos del cinturón de Kuiper en el Sistema Solar después del cambio orbital de Neptuno
c) Después de la expulsión de los cuerpos del cinturón de Kuiper por Júpiter
  Órbita de Júpiter
  Órbita de Saturno
  Órbita de Urano
  Órbita de Neptuno

La migración de los planetas exteriores también es necesaria para dar cuenta de la existencia y propiedades de las regiones ultraperiféricas del Sistema Solar. Más allá de Neptuno , el Sistema Solar continúa hacia el cinturón de Kuiper , el disco disperso y la nube de Oort , tres poblaciones dispersas de pequeños cuerpos helados que se cree que son los puntos de origen de la mayoría de los cometas observados . A su distancia del Sol, la acreción era demasiado lenta para permitir que los planetas se formaran antes de que la nebulosa solar se dispersara y, por lo tanto, el disco inicial carecía de densidad de masa suficiente para consolidarse en un planeta. El cinturón de Kuiper se encuentra entre 30 y 55 AU del Sol, mientras que el disco más disperso se extiende a más de 100 AU, y la distante nube de Oort comienza a aproximadamente 50,000 AU. Sin embargo, originalmente, el cinturón de Kuiper era mucho más denso y más cercano al Sol, con un borde exterior de aproximadamente 30 UA. Su borde interior habría estado más allá de las órbitas de Urano y Neptuno, que a su vez estaban mucho más cerca del Sol cuando se formaron (muy probablemente en el rango de 15-20 AU), y en el 50% de las simulaciones terminaron en direcciones opuestas. ubicaciones, con Urano más lejos del Sol que Neptuno.

Según el modelo de Nice , después de la formación del Sistema Solar, las órbitas de todos los planetas gigantes continuaron cambiando lentamente, influenciadas por su interacción con la gran cantidad de planetesimales restantes. Después de 500 a 600 millones de años (hace unos 4.000 millones de años), Júpiter y Saturno entraron en una resonancia de 2: 1: Saturno orbitaba al Sol una vez por cada dos órbitas de Júpiter. Esta resonancia creó un empuje gravitacional contra los planetas exteriores, posiblemente causando que Neptuno pasara por encima de Urano y se estrellara contra el antiguo cinturón de Kuiper. Los planetas esparcieron la mayoría de los pequeños cuerpos helados hacia adentro, mientras ellos mismos se movían hacia afuera. Estos planetesimales luego se dispersaron del siguiente planeta que encontraron de manera similar, moviendo las órbitas de los planetas hacia afuera mientras se movían hacia adentro. Este proceso continuó hasta que los planetesimales interactuaron con Júpiter, cuya inmensa gravedad los envió a órbitas altamente elípticas o incluso los expulsó directamente del Sistema Solar. Esto hizo que Júpiter se moviera ligeramente hacia adentro. Esos objetos esparcidos por Júpiter en órbitas altamente elípticas formaron la nube de Oort; esos objetos dispersos en menor grado por la migración de Neptuno formaron el actual cinturón de Kuiper y el disco disperso. Este escenario explica la baja masa actual del cinturón de Kuiper y del disco disperso. Algunos de los objetos dispersos, incluido Plutón , se vincularon gravitacionalmente a la órbita de Neptuno, lo que los obligó a entrar en resonancias de movimiento medio . Finalmente, la fricción dentro del disco planetesimal hizo que las órbitas de Urano y Neptuno volvieran a circular.

A diferencia de los planetas exteriores, no se cree que los planetas interiores hayan migrado significativamente durante la era del Sistema Solar, porque sus órbitas se han mantenido estables después del período de impactos gigantes.

Otra pregunta es por qué Marte resultó tan pequeño en comparación con la Tierra. Un estudio del Southwest Research Institute, San Antonio, Texas, publicado el 6 de junio de 2011 (llamado la hipótesis de la gran táctica ), propone que Júpiter había migrado hacia adentro a 1.5 AU. Después de que Saturno se formó, migró hacia adentro y estableció la resonancia de movimiento medio 2: 3 con Júpiter, el estudio asume que ambos planetas migraron de regreso a sus posiciones actuales. Por lo tanto, Júpiter habría consumido gran parte del material que habría creado un Marte más grande. Las mismas simulaciones también reproducen las características del cinturón de asteroides moderno, con asteroides secos y objetos ricos en agua similares a los cometas. Sin embargo, no está claro si las condiciones en la nebulosa solar habrían permitido que Júpiter y Saturno volvieran a sus posiciones actuales y, según las estimaciones actuales, esta posibilidad parece poco probable. Además, existen explicaciones alternativas para la pequeña masa de Marte.

Bombardeo pesado tardío y después

Cráter de meteorito en Arizona. Creado hace 50.000 años por un impactador de unos 50 metros (160 pies) de ancho, muestra que la acumulación del Sistema Solar no ha terminado.

La interrupción gravitacional de la migración de los planetas exteriores habría enviado un gran número de asteroides al interior del Sistema Solar, agotando gravemente el cinturón original hasta alcanzar la masa extremadamente baja de hoy. Este evento puede haber desencadenado el Bombardeo Intenso Tardío que ocurrió hace aproximadamente 4 mil millones de años, 500-600 millones de años después de la formación del Sistema Solar. Este período de intenso bombardeo duró varios cientos de millones de años y es evidente en los cráteres aún visibles en los cuerpos geológicamente muertos del Sistema Solar interior, como la Luna y Mercurio. La evidencia más antigua conocida de vida en la Tierra data de hace 3.800 millones de años, casi inmediatamente después del final del Gran Bombardeo Tardío.

Se cree que los impactos son una parte regular (aunque actualmente infrecuente) de la evolución del Sistema Solar. Que continúan sucediendo se evidencia en la colisión del cometa Shoemaker – Levy 9 con Júpiter en 1994, el evento de impacto de Júpiter en 2009 , el evento de Tunguska , el meteoro de Chelyabinsk y el impacto que creó el cráter Meteor en Arizona . El proceso de acreción, por lo tanto, no está completo y aún puede representar una amenaza para la vida en la Tierra.

En el transcurso de la evolución del Sistema Solar, los cometas fueron expulsados ​​del Sistema Solar interior por la gravedad de los planetas gigantes y enviaron miles de UA hacia afuera para formar la nube de Oort , un enjambre esférico externo de núcleos cometarios en la extensión más lejana de atracción gravitacional del Sol. Finalmente, después de unos 800 millones de años, la disrupción gravitacional causada por las mareas galácticas , las estrellas pasajeras y las nubes moleculares gigantes comenzaron a agotar la nube, enviando cometas al interior del Sistema Solar. La evolución del Sistema Solar exterior también parece haber sido influenciada por la meteorización espacial del viento solar, los micrometeoritos y los componentes neutrales del medio interestelar .

La evolución del cinturón de asteroides después del intenso bombardeo tardío estuvo principalmente regida por colisiones. Los objetos con gran masa tienen suficiente gravedad para retener cualquier material expulsado por una colisión violenta. En el cinturón de asteroides, este no suele ser el caso. Como resultado, se han roto muchos objetos más grandes y, a veces, se han forjado objetos más nuevos a partir de los restos en colisiones menos violentas. Las lunas alrededor de algunos asteroides actualmente solo se pueden explicar como consolidaciones de material arrojado lejos del objeto principal sin suficiente energía para escapar por completo de su gravedad.

Lunas

Han llegado a existir lunas alrededor de la mayoría de los planetas y muchos otros cuerpos del Sistema Solar. Estos satélites naturales se originaron por uno de tres posibles mecanismos:

  • Co-formación a partir de un disco circumplanetario (solo en los casos de los planetas gigantes);
  • Formación de escombros de impacto (dado un impacto lo suficientemente grande en un ángulo poco profundo); y
  • Captura de un objeto que pasa.
Concepción artística del impacto gigante que se cree que formó la Luna

Júpiter y Saturno tienen varias lunas grandes, como Io , Europa , Ganímedes y Titán , que pueden haberse originado a partir de discos alrededor de cada planeta gigante de la misma manera que los planetas se formaron a partir del disco alrededor del Sol. Este origen está indicado por el gran tamaño de las lunas y su proximidad al planeta. Estos atributos son imposibles de lograr mediante la captura, mientras que la naturaleza gaseosa de las primarias también hace que la formación de escombros de colisión sea poco probable. Las lunas exteriores de los planetas gigantes tienden a ser pequeñas y tienen órbitas excéntricas con inclinaciones arbitrarias. Estas son las características que se esperan de los cuerpos capturados. La mayoría de estas lunas orbitan en la dirección opuesta a la rotación de su primaria. La luna irregular más grande es la luna Tritón de Neptuno , que se cree que es un objeto capturado del cinturón de Kuiper .

Se han creado lunas de cuerpos sólidos del Sistema Solar tanto por colisiones como por captura. Se cree que las dos pequeñas lunas de Marte , Deimos y Fobos , son asteroides capturados . Se cree que la Luna de la Tierra se formó como resultado de una única gran colisión frontal . El objeto impactante probablemente tenía una masa comparable a la de Marte, y el impacto probablemente ocurrió cerca del final del período de impactos gigantes. La colisión puso en órbita parte del manto del impactador, que luego se fusionó en la Luna. El impacto fue probablemente el último de la serie de fusiones que formaron la Tierra. Se ha planteado además la hipótesis de que el objeto del tamaño de Marte puede haberse formado en uno de los puntos lagrangianos estables Tierra-Sol (ya sea L 4 o L 5 ) y se desvió de su posición. Las lunas de los objetos transneptunianos Plutón ( Caronte ) y Orcus ( Vanth ) también pueden haberse formado por medio de una gran colisión: los sistemas Plutón-Caronte, Orcus-Vanth y Tierra-Luna son inusuales en el Sistema Solar porque los satélites la masa es al menos el 1% de la del cuerpo más grande.

Futuro

Los astrónomos estiman que el estado actual del Sistema Solar no cambiará drásticamente hasta que el Sol haya fusionado casi todo el combustible de hidrógeno en su núcleo en helio, comenzando su evolución desde la secuencia principal del diagrama de Hertzsprung-Russell hasta su fase de gigante roja. . El Sistema Solar seguirá evolucionando hasta entonces. Eventualmente, el Sol probablemente se expandirá lo suficiente como para abrumar a los planetas internos (Mercurio, Venus, posiblemente la Tierra), pero no a los planetas externos, incluidos Júpiter y Saturno. Posteriormente, el Sol se reduciría al tamaño de una enana blanca , y los planetas exteriores y sus lunas seguirían orbitando este diminuto remanente solar. Este desarrollo futuro puede ser similar a la detección observada de MOA-2010-BLG-477L b , un exoplaneta del tamaño de Júpiter que orbita alrededor de su estrella enana blanca anfitriona MOA-2010-BLG-477L .

Estabilidad a largo plazo

El Sistema Solar es caótico en escalas de tiempo de millones y mil millones de años, con las órbitas de los planetas abiertas a variaciones a largo plazo. Un ejemplo notable de este caos es el sistema Neptuno-Plutón, que se encuentra en una resonancia orbital de 3: 2 . Aunque la resonancia en sí misma permanecerá estable, se vuelve imposible predecir la posición de Plutón con algún grado de precisión a más de 10-20 millones de años (el tiempo de Lyapunov ) en el futuro. Otro ejemplo es la inclinación axial de la Tierra , que, debido a la fricción generada dentro del manto de la Tierra por las interacciones de las mareas con la Luna ( ver más abajo ), es incomputable desde algún punto entre 1,5 y 4,5 mil millones de años a partir de ahora.

Las órbitas de los planetas exteriores son caóticas en escalas de tiempo más largas, con un tiempo de Lyapunov en el rango de 2 a 230 millones de años. En todos los casos, esto significa que la posición de un planeta a lo largo de su órbita finalmente se vuelve imposible de predecir con certeza (por ejemplo, el momento del invierno y el verano se vuelve incierto), pero en algunos casos las órbitas mismas pueden cambiar drásticamente. Este caos se manifiesta más fuertemente como cambios en la excentricidad , con las órbitas de algunos planetas volviéndose significativamente más —o menos— elípticas .

En última instancia, el Sistema Solar es estable en el sentido de que es probable que ninguno de los planetas choque entre sí o sea expulsado del sistema en los próximos miles de millones de años. Más allá de esto, dentro de cinco mil millones de años aproximadamente, la excentricidad de Marte puede crecer a alrededor de 0.2, de modo que se encuentra en una órbita que cruza la Tierra, lo que lleva a una posible colisión. En la misma escala de tiempo, la excentricidad de Mercurio puede crecer aún más, y un encuentro cercano con Venus teóricamente podría expulsarlo del Sistema Solar por completo o enviarlo en curso de colisión con Venus o la Tierra . Esto podría suceder dentro de mil millones de años, según simulaciones numéricas en las que se perturba la órbita de Mercurio.

Sistemas de anillos lunares

La evolución de los sistemas lunares está impulsada por las fuerzas de las mareas . Una luna levantará una protuberancia de marea en el objeto que orbita (el primario) debido a la fuerza gravitacional diferencial a través del diámetro del primario. Si una luna gira en la misma dirección que la rotación del planeta y el planeta gira más rápido que el período orbital de la luna, la protuberancia se adelantará constantemente a la luna. En esta situación, el momento angular se transfiere de la rotación del primario a la revolución del satélite. La luna gana energía y gira gradualmente en espiral hacia afuera, mientras que la primaria gira más lentamente con el tiempo.

La Tierra y su Luna son un ejemplo de esta configuración. Hoy, la Luna está bloqueada por mareas a la Tierra; una de sus revoluciones alrededor de la Tierra (actualmente unos 29 días) es igual a una de sus rotaciones alrededor de su eje, por lo que siempre muestra una cara a la Tierra. La Luna continuará alejándose de la Tierra y el giro de la Tierra continuará disminuyendo gradualmente. Otros ejemplos son las lunas galileanas de Júpiter (así como muchas de las lunas más pequeñas de Júpiter) y la mayoría de las lunas más grandes de Saturno .

Neptuno y su luna Tritón , capturados por la Voyager 2 . La órbita de Tritón eventualmente lo llevará dentro del límite de Roche de Neptuno , destrozándolo y posiblemente formando un nuevo sistema de anillos.

Un escenario diferente ocurre cuando la luna gira alrededor de la primaria más rápido de lo que gira la primaria, o gira en la dirección opuesta a la rotación del planeta. En estos casos, la protuberancia de la marea va por detrás de la luna en su órbita. En el primer caso, la dirección de la transferencia del momento angular se invierte, por lo que la rotación del primario se acelera mientras la órbita del satélite se contrae. En el último caso, el momento angular de la rotación y la revolución tienen signos opuestos, por lo que la transferencia conduce a disminuciones en la magnitud de cada una (que se cancelan entre sí). En ambos casos, la desaceleración de las mareas hace que la luna se mueva en espiral hacia la primaria hasta que se rompa por las tensiones de las mareas, creando potencialmente un sistema de anillos planetarios , o choca contra la superficie o la atmósfera del planeta. Tal destino aguarda a las lunas Fobos de Marte (dentro de 30 a 50 millones de años), Tritón de Neptuno (en 3.600 millones de años) y al menos 16 pequeños satélites de Urano y Neptuno. La Desdemona de Urano puede incluso chocar con una de sus lunas vecinas.

Una tercera posibilidad es que el primario y la luna estén unidos entre sí por mareas . En ese caso, la protuberancia de la marea permanece directamente debajo de la luna, no hay transferencia de momento angular y el período orbital no cambiará. Plutón y Caronte son un ejemplo de este tipo de configuración.

No hay consenso sobre el mecanismo de formación de los anillos de Saturno. Aunque los modelos teóricos indicaron que era probable que los anillos se formaran temprano en la historia del Sistema Solar, los datos de la nave espacial Cassini-Huygens sugieren que se formaron relativamente tarde.

El Sol y los entornos planetarios

Formación del sistema solar después de la acumulación de gas y polvo en un disco protoplanetario.  La gran mayoría de este material se creó a partir de la supernova primordial.
Formación del sistema solar después de la acumulación de gas y polvo en un disco protoplanetario. La gran mayoría de este material se creó a partir de la supernova primordial.

A largo plazo, los mayores cambios en el Sistema Solar provendrán de cambios en el Sol mismo a medida que envejece. A medida que el Sol se quema a través de su suministro de combustible de hidrógeno, se calienta más y quema el combustible restante aún más rápido. Como resultado, el Sol se vuelve más brillante a una tasa del diez por ciento cada 1.100 millones de años. En unos 600 millones de años, el brillo del Sol habrá interrumpido el ciclo del carbono de la Tierra hasta el punto en que los árboles y los bosques (vida vegetal fotosintética C3) ya no podrán sobrevivir; y en unos 800 millones de años, el Sol habrá matado toda la vida compleja en la superficie de la Tierra y en los océanos. En 1.100 millones de años, la mayor emisión de radiación del Sol hará que su zona habitable circunestelar se mueva hacia afuera, haciendo que la superficie de la Tierra sea demasiado caliente para que exista agua líquida allí de forma natural. En este punto, toda la vida se reducirá a organismos unicelulares. La evaporación del agua, un potente gas de efecto invernadero , de la superficie de los océanos podría acelerar el aumento de la temperatura, lo que podría acabar con toda la vida en la Tierra incluso antes. Durante este tiempo, es posible que a medida que la temperatura de la superficie de Marte aumente gradualmente, el dióxido de carbono y el agua actualmente congelada bajo el regolito de la superficie se liberen a la atmósfera, creando un efecto invernadero que calentará el planeta hasta que alcance condiciones paralelas a las de la Tierra en la actualidad. , proporcionando una futura morada potencial de por vida. Dentro de 3.500 millones de años, las condiciones de la superficie de la Tierra serán similares a las de Venus en la actualidad.

Tamaño relativo del Sol tal como está ahora (recuadro) en comparación con su tamaño futuro estimado como gigante roja

Alrededor de 5.400 millones de años a partir de ahora, el núcleo del Sol se calentará lo suficiente como para desencadenar la fusión de hidrógeno en su capa circundante. Esto hará que las capas externas de la estrella se expandan enormemente y la estrella entrará en una fase de su vida en la que se la llama gigante roja . En 7.500 millones de años, el Sol se habrá expandido a un radio de 1,2 AU, 256 veces su tamaño actual. En la punta de la rama del gigante rojo , como resultado del área de superficie enormemente aumentada, la superficie del Sol será mucho más fría (alrededor de 2600 K) que ahora y su luminosidad mucho más alta, hasta 2,700 luminosidades solares actuales. Durante parte de su vida de gigante roja, el Sol tendrá un fuerte viento estelar que se llevará alrededor del 33% de su masa. Durante estos tiempos, es posible que la luna de Saturno , Titán , alcance las temperaturas superficiales necesarias para sustentar la vida.

A medida que el Sol se expande, se tragará los planetas Mercurio y Venus . El destino de la Tierra está menos claro; aunque el Sol envolverá la órbita actual de la Tierra, la pérdida de masa de la estrella (y por lo tanto una gravedad más débil) hará que las órbitas de los planetas se alejen más. Si fuera solo por esto, Venus y la Tierra probablemente escaparían de la incineración, pero un estudio de 2008 sugiere que la Tierra probablemente será tragada como resultado de las interacciones de las mareas con la envoltura exterior débilmente unida del Sol.

Después de la fase de expansión, la zona habitable se desplazará más profundamente hacia el sistema solar exterior y el cinturón de Kuiper. Esto significa que las temperaturas de la superficie de Plutón y Caronte serán lo suficientemente altas como para que el hielo de agua se sublime y se convierta en vapor. Las temperaturas superficiales en Plutón y Caronte serían de 0 ° C. (El hielo de agua se sublima a presiones atmosféricas más bajas). Para entonces, Plutón ya habría perdido su capa de metano como resultado de la sublimación. Pero Plutón será demasiado pequeño y carecerá de un campo magnético para evitar que los iones de alta energía golpeen su atmósfera para poder mantener una atmósfera espesa dado que la actividad solar aumentaría drásticamente cuando el sol muera. Plutón y Caronte perderán su atmósfera de agua difusa en el espacio, dejando un núcleo rocoso expuesto. Ambos perderán un 30% -40% de su masa como resultado.

Gradualmente, el hidrógeno que se quema en la capa alrededor del núcleo solar aumentará la masa del núcleo hasta que alcance aproximadamente el 45% de la masa solar actual. En este punto, la densidad y la temperatura serán tan altas que comenzará la fusión del helio en carbono , lo que provocará un destello de helio ; el Sol se encogerá de alrededor de 250 a 11 veces su radio actual (secuencia principal). En consecuencia, su luminosidad disminuirá de alrededor de 3.000 a 54 veces su nivel actual, y la temperatura de su superficie aumentará a alrededor de 4770 K. El Sol se convertirá en un gigante horizontal , quemando helio en su núcleo de manera estable de manera muy similar a como quema hidrógeno hoy. . La etapa de fusión de helio durará solo 100 millones de años. Eventualmente, tendrá que volver a recurrir a las reservas de hidrógeno y helio en sus capas externas y se expandirá por segunda vez, convirtiéndose en lo que se conoce como un gigante asintótico . Aquí la luminosidad del Sol aumentará de nuevo, alcanzando alrededor de 2.090 luminosidades actuales, y se enfriará a unos 3500 K. Esta fase dura unos 30 millones de años, después de lo cual, en el transcurso de 100.000 años más, las capas externas restantes del Sol. caerá, expulsando una vasta corriente de materia al espacio y formando un halo conocido (engañosamente) como una nebulosa planetaria . El material expulsado contendrá el helio y el carbono producidos por las reacciones nucleares del Sol, continuando el enriquecimiento del medio interestelar con elementos pesados ​​para las futuras generaciones de estrellas.

La nebulosa del Anillo , una nebulosa planetaria similar a la que se convertirá el Sol

Este es un evento relativamente pacífico, nada parecido a una supernova , que el Sol es demasiado pequeño para sufrir como parte de su evolución. Cualquier observador presente para presenciar este suceso vería un aumento masivo en la velocidad del viento solar, pero no lo suficiente como para destruir un planeta por completo. Sin embargo, la pérdida de masa de la estrella podría enviar las órbitas de los planetas supervivientes al caos, provocando que algunos colisionen, otros sean expulsados ​​del Sistema Solar y otros aún sean destrozados por las interacciones de las mareas. Después, todo lo que quedará del Sol es una enana blanca , un objeto extraordinariamente denso, 54% de su masa original pero solo del tamaño de la Tierra. Inicialmente, esta enana blanca puede ser 100 veces más luminosa que el Sol ahora. Consistirá enteramente en carbono y oxígeno degenerados , pero nunca alcanzará temperaturas lo suficientemente altas como para fusionar estos elementos. Así, el Sol enano blanco se irá enfriando gradualmente, haciéndose cada vez más tenue.

A medida que el Sol muere, su atracción gravitacional sobre los cuerpos en órbita como planetas, cometas y asteroides se debilitará debido a su pérdida de masa. Las órbitas de todos los planetas restantes se expandirán; si Venus, la Tierra y Marte todavía existen, sus órbitas estarán aproximadamente a 1,4  AU (210.000.000  km ), 1,9  AU (280.000.000  km ) y 2,8  AU (420.000.000  km ). Ellos y los demás planetas restantes se convertirán en cascos frígidos y oscuros, completamente desprovistos de cualquier forma de vida. Continuarán orbitando su estrella, su velocidad disminuida debido a su mayor distancia del Sol y la gravedad reducida del Sol. Dos mil millones de años después, cuando el Sol se haya enfriado al rango de 6000–8000K, el carbono y el oxígeno en el núcleo del Sol se congelarán, y más del 90% de su masa restante asumirá una estructura cristalina. Eventualmente, después de aproximadamente 1 billón de años, el Sol finalmente dejará de brillar por completo, convirtiéndose en una enana negra .

Interacción galáctica

Ubicación del sistema solar dentro de la Vía Láctea

El Sistema Solar viaja solo a través de la Vía Láctea en una órbita circular aproximadamente a 30.000 años luz del Centro Galáctico . Su velocidad es de unos 220 km / s. El período requerido para que el Sistema Solar complete una revolución alrededor del Centro Galáctico, el año galáctico , está en el rango de 220 a 250 millones de años. Desde su formación, el Sistema Solar ha completado al menos 20 revoluciones de este tipo.

Varios científicos han especulado que la trayectoria del Sistema Solar a través de la galaxia es un factor en la periodicidad de las extinciones masivas observadas en el registro fósil de la Tierra . Una hipótesis supone que las oscilaciones verticales hechas por el Sol mientras orbita el Centro Galáctico hacen que pase regularmente a través del plano galáctico. Cuando la órbita del Sol lo lleva fuera del disco galáctico, la influencia de la marea galáctica es más débil; a medida que vuelve a entrar en el disco galáctico, como lo hace cada 20-25 millones de años, queda bajo la influencia de las "mareas de disco" mucho más fuertes, que, según los modelos matemáticos, aumentan el flujo de los cometas de la nube de Oort hacia el Solar. Sistema por un factor de 4, lo que lleva a un aumento masivo de la probabilidad de un impacto devastador.

Sin embargo, otros argumentan que el Sol está actualmente cerca del plano galáctico y, sin embargo, el último gran evento de extinción fue hace 15 millones de años. Por lo tanto, la posición vertical del Sol no puede explicar por sí sola tales extinciones periódicas, y esas extinciones ocurren cuando el Sol pasa a través de los brazos espirales de la galaxia . Los brazos espirales albergan no solo un mayor número de nubes moleculares, cuya gravedad puede distorsionar la nube de Oort, sino también concentraciones más altas de gigantes azules brillantes , que viven durante períodos relativamente cortos y luego explotan violentamente como supernovas .

Colisión galáctica y disrupción planetaria

Aunque la gran mayoría de las galaxias del Universo se están alejando de la Vía Láctea, la Galaxia de Andrómeda, el miembro más grande del Grupo Local de galaxias, se dirige hacia ella a unos 120 km / s. En 4 mil millones de años, Andrómeda y la Vía Láctea chocarán, haciendo que ambas se deformen a medida que las fuerzas de las mareas distorsionen sus brazos exteriores en vastas colas de marea . Si se produce esta interrupción inicial, los astrónomos calculan un 12% de probabilidad de que el Sistema Solar sea arrastrado hacia afuera en la cola de marea de la Vía Láctea y un 3% de probabilidad de que se una gravitacionalmente a Andrómeda y, por lo tanto, a una parte de esa galaxia. Después de una serie adicional de golpes indirectos, durante los cuales la probabilidad de eyección del Sistema Solar aumenta al 30%, los agujeros negros supermasivos de las galaxias se fusionarán. Finalmente, en aproximadamente 6 mil millones de años, la Vía Láctea y Andrómeda completarán su fusión en una galaxia elíptica gigante . Durante la fusión, si hay suficiente gas, el aumento de la gravedad obligará al gas al centro de la galaxia elíptica en formación. Esto puede conducir a un breve período de formación estelar intensiva llamado explosión estelar . Además, el gas que cae alimentará el agujero negro recién formado, transformándolo en un núcleo galáctico activo . La fuerza de estas interacciones probablemente empujará al Sistema Solar hacia el halo exterior de la nueva galaxia, dejándolo relativamente ileso por la radiación de estas colisiones.

Es un error común pensar que esta colisión alterará las órbitas de los planetas del Sistema Solar. Aunque es cierto que la gravedad de las estrellas que pasan puede desprender planetas en el espacio interestelar, las distancias entre las estrellas son tan grandes que la probabilidad de que la colisión de la Vía Láctea y Andrómeda provoque tal interrupción en cualquier sistema estelar individual es insignificante. Aunque el Sistema Solar en su conjunto podría verse afectado por estos eventos, no se espera que el Sol y los planetas sean perturbados.

Sin embargo, con el tiempo, la probabilidad acumulada de un encuentro casual con una estrella aumenta y la interrupción de los planetas se vuelve casi inevitable. Suponiendo que los escenarios Big Crunch o Big Rip para el fin del Universo no ocurren, los cálculos sugieren que la gravedad de las estrellas que pasan habrá despojado por completo al Sol muerto de sus planetas restantes dentro de 1 cuatrillón (10 15 ) años. Este punto marca el final del Sistema Solar. Aunque el Sol y los planetas pueden sobrevivir, el Sistema Solar, en cualquier sentido significativo, dejará de existir.

Cronología

Cronología proyectada de la vida del Sol.  De la formación al 14Gy

El marco de tiempo de la formación del Sistema Solar se ha determinado mediante datación radiométrica . Los científicos estiman que el Sistema Solar tiene 4.600 millones de años. Los granos minerales más antiguos que se conocen en la Tierra tienen aproximadamente 4.400 millones de años. Las rocas tan antiguas son raras, ya que la superficie de la Tierra está siendo remodelada constantemente por la erosión , el vulcanismo y la tectónica de placas . Para estimar la edad del Sistema Solar, los científicos usan meteoritos , que se formaron durante la condensación temprana de la nebulosa solar. Casi todos los meteoritos (ver el meteorito Canyon Diablo ) tienen una edad de 4.600 millones de años, lo que sugiere que el Sistema Solar debe ser al menos así de antiguo.

Los estudios de discos alrededor de otras estrellas también han contribuido mucho a establecer un marco de tiempo para la formación del Sistema Solar. Las estrellas de entre uno y tres millones de años tienen discos ricos en gas, mientras que los discos alrededor de estrellas de más de 10 millones de años tienen poco o ningún gas, lo que sugiere que los planetas gigantes dentro de ellos han dejado de formarse.

Cronología de la evolución del Sistema Solar

Línea de tiempo externa Una línea de tiempo gráfica está disponible en
Línea de tiempo gráfica de la Tierra y el Sol

Nota: Todas las fechas y horas en esta cronología son aproximadas y deben tomarse solo como un indicador de orden de magnitud .

Cronología de la formación y evolución del Sistema Solar.
Fase Tiempo desde la formación del Sol Tiempo desde el presente (aproximado) Evento
Pre-sistema solar Miles de millones de años antes de la formación del Sistema Solar Hace más de 4.600  millones de años (antes) Las generaciones anteriores de estrellas viven y mueren, inyectando elementos pesados en el medio interestelar a partir del cual se formó el Sistema Solar.
~ 50 millones de años antes de la formación del Sistema Solar 4,6  bya Si el Sistema Solar se formó en una región de formación estelar similar a la nebulosa de Orión , las estrellas más masivas se forman, viven sus vidas, mueren y explotan en supernova. Una supernova en particular, llamada supernova primordial , posiblemente desencadena la formación del Sistema Solar.
Formación del sol 0 a 100 000 años 4,6  bya Se forma una nebulosa pre-solar y comienza a colapsar. El sol comienza a formarse.
100.000 - 50 millones de años 4,6  bya Sun es una protoestrella de T Tauri .
100.000 - 10 millones de años 4,6  bya A los 10 millones de años, el gas en el disco protoplanetario se ha desvanecido y es probable que la formación del planeta exterior esté completa.
10 millones - 100 millones de años 4,5-4,6  bya Se forman los planetas terrestres y la Luna. Ocurren impactos gigantes. Agua entregada a la Tierra.
Secuencia principal 50 millones de años 4.5  bya El sol se convierte en una estrella de la secuencia principal.
200 millones de años 4,4  bya Se formaron las rocas más antiguas conocidas de la Tierra.
500 millones - 600 millones de años 4,0-4,1  bya La resonancia en las órbitas de Júpiter y Saturno mueve a Neptuno hacia el cinturón de Kuiper. El bombardeo intenso tardío ocurre en el interior del sistema solar.
800 millones de años 3,8  bya La vida más antigua conocida en la Tierra. La nube de Oort alcanza la masa máxima.
4.6 mil millones de años Hoy dia Sun sigue siendo una estrella de la secuencia principal.
6 mil millones de años 1.4 mil millones de años en el futuro La zona habitable del Sol se mueve fuera de la órbita de la Tierra, posiblemente cambiando a la órbita de Marte.
7 mil millones de años 2.4 mil millones de años en el futuro La Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda comienzan a chocar . Es posible que Andrómeda capture el Sistema Solar antes de que las dos galaxias se fusionen por completo.
Post-secuencia principal 10 mil millones - 12 mil millones de años 5-7 mil millones de años en el futuro Sun ha fusionado todo el hidrógeno en el núcleo y comienza a quemar hidrógeno en una capa que rodea su núcleo, terminando así su secuencia principal de vida. El Sol comienza a ascender por la rama de gigante roja del diagrama de Hertzsprung-Russell , creciendo dramáticamente más luminoso (en un factor de hasta 2700), más grande (en un factor de hasta 250 en el radio) y más frío (hasta 2600 K ): Sun es ahora una gigante roja . Mercurio, Venus y posiblemente la Tierra se tragan. Durante este tiempo, la luna de Saturno, Titán, puede volverse habitable.
~ 12 mil millones de años ~ 7 mil millones de años en el futuro Sun pasa a través de combustión de helio -rama horizontal y asintótica-gigante-rama fases, perdiendo un total de ~ 30% de su masa en todas las fases post-principal de secuencia. La fase de rama asintótica-gigante termina con la expulsión de sus capas externas como una nebulosa planetaria , dejando atrás el denso núcleo del Sol como una enana blanca .
Sol remanente ~ 1 cuatrillón de años (10 15 años) ~ 1 billón de años en el futuro El sol se enfría a 5 K. La gravedad de las estrellas que pasan separa los planetas de sus órbitas. El Sistema Solar deja de existir.

Ver también

Notas

Referencias

Bibliografía

enlaces externos