Júpiter es el planeta más antiguo del Sistema Solar

Cosmoquímicos de la Universidad de Münster datan precisamente la formación de Júpiter por primera vez

Esta imagen fue adquirida por el aficionado Damian Peach el 12 de Septiembre de 2010, cuando Júpiter estaba cerca de la oposición. El Sur está arriba y la “Gran Mancha Roja” es visible. Dos de las lunas de Júpiter, Io y Ganímedes, también se pueden ver en esta imagen. Crédito: NASA/JPL/JUNO/Damian Peach.
Júpiter no sólo es el planeta más grande del Sistema Solar, sino también es el más antiguo, según los investigadores de la Universidad de Münster. Ellos, por primera vez, determinaron una edad precisa de Júpiter, que fue previamente conocida sólo aproximadamente.  Un problema siempre ha sido que no hay muestras de Júpiter y, por tanto, las medidas directas no son posibles. Ahora, los investigadores han determinado la edad de Júpiter usando meteoritos. El estudio se publica en la Edición Temprana en línea de las “Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América”(PNAS).
El estudio encontró que Júpiter alcanzó un tamaño de aproximadamente 20 veces la masa terrestre en menos de un millón de años después de la formación del Sistema Solar hace a 4.567 mil millones de años. Una vez que Júpiter había alcanzado los 20 masas terrestres, se tardó unos tres millones de años para que creciera a su masa actual. “A pesar de que Júpiter es tan masivo, creció muy rápido en menos de cuatro millones de años. Aunque los modelos teóricos predijeron un crecimiento tan rápido, estas predicciones eran muy inciertas”, dijo el Dr. Thomas Kruijer, primer autor del estudio. Haciendo una comparación, la Tierra  tardó unos 100 millones de años en formarse  y tiene sólo 1 / 380ª de la masa de Júpiter.
Para determinar la edad de Júpiter, los investigadores utilizaron meteoritos, fragmentos de asteroides que hoy residen en un cinturón entre Marte y Júpiter. Los científicos utilizaron mediciones de isótopos para demostrar que los asteroides derivan originalmente de dos regiones distintas del Sistema Solar, una dentro y otra fuera de la órbita de Júpiter. El hecho de que el material de más allá de Júpiter está presente en los meteoritos es un hallazgo totalmente nuevo y sorprendente, enfatizan los investigadores. Utilizaron las composiciones isotópicas de los meteoritos como una huella dactilar genética para deducir las relaciones entre diferentes meteoritos.

20 masas terrestres en menos de un millón de años

A través de fechar los meteoritos, los investigadores demostraron que los asteroides de dentro y fuera de la órbita de Júpiter se formaron entre uno y cuatro millones de años después de la formación del Sistema Solar. “Durante ese período no hubo un intercambio de material entre las dos regiones. Esta falta de mezcla se puede explicar a través de la formación de Júpiter. Los cálculos del modelo mostraron que una vez que Júpiter alcanzó cerca de 20 masas terrestres, impedía el intercambio de material a través de su órbita”, explica Thorsten Kleine, profesor de la Universidad de Münster y autor principal del estudio. A la inversa, esto significa, entonces, que Júpiter debe haber crecido a 20 veces la masa terrestre dentro del primer millón de años de historia del Sistema Solar.

A los cuatro millones de años Júpiter estaba completamente formado

Las 20 masas terrestres corresponden a la masa del núcleo sólido de Júpiter. Una vez que el núcleo se había formado, el crecimiento de Júpiter continuó a través de la acumulación de gas. Este proceso fue relativamente lento inicialmente hasta que Júpiter alcanzó una masa de aproximadamente 50 masas terrestres. Los investigadores fueron capaces de determinar ese punto en el tiempo, porque una vez que Júpiter alcanzó 50 veces la masa terrestre empezó a dispersar el material de más allá de su órbita hacia el Sistema Solar Interior. “Ese proceso no puede haber empezado antes de que los asteroides de los cuales proceden los meteoritos completasen su formación, ya que de lo contrario se habría encontrado evidencia isotópica para la mezcla de materiales del Sistema Solar Interior y Exterior”, explica Thomas Kruijer que trabaja  ahora en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California (EE.UU.). Debido a que no hay evidencia de dicha mezcla en los meteoritos que se formaron alrededor de cuatro millones de años después de la formación del Sistema Solar, los investigadores llegaron a la conclusión de que Júpiter alcanzó 50 veces la masa terrestre no antes de transcurridos cuatro millones de años. En este punto Júpiter entonces era lo suficientemente grande como para iniciar un proceso llamado de acreción de gas fuera de control, que le permitió alcanzar su masa final de 384 masas terrestres muy rápidamente.

Implicaciones para la evolución temprana del Sistema Solar

El rápido crecimiento de Júpiter tiene profundas implicaciones para la comprensión de la historia temprana del Sistema Solar y la formación de los cuatro planetas internos (terrestres)  Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, dicen los investigadores. El crecimiento de Júpiter llevó a la dispersión de los asteroides ricos en agua en el Sistema Solar Interior, donde estos cuerpos pueden haber sido incorporados a la Tierra. Como tal, los asteroides ricos en agua son candidatos probables como fuentes del agua de la Tierra. Sin embargo, el rápido crecimiento de Júpiter también inhibió el transporte significativo de masa en el Sistema Solar Interior, lo que podría explicar por qué Marte es tan pequeño y también por qué nuestro Sistema Solar, a diferencia de muchos sistemas extrasolares, no tiene súper-Tierras (es decir, grandes planetas terrestres ). “El hecho de que tengamos material que se  formó más allá de Júpiter es un hallazgo completamente nuevo y sorprendente. Ésto va a cambiar radicalmente nuestra visión sobre la historia temprana del Sistema Solar”, dice Thorsten Kleine.
El trabajo se llevó a cabo como parte de la investigación del Centro de Investigación Cooperativa Transregio 170 titulado “Acreción tardía de los  planetas terrestres” en la Universidad de Münster y fue apoyado con fondos de la Fundación Alemana de Investigación, así como del Consejo Europeo de Investigación.

publicación original:

TS Kruijer, C. Burkhardt, G. Budde y T. Kleine (2017): “Age of Jupiter inferred from the distinct genetics and formation times of meteorites”. Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América (PNAS) (Early Edition) ; doi: 10.1073 / pnas.1704461114

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Fuente del artículo: Universidad de Münster

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