De galaxias y fósiles: Juventud turbulenta

Es común que cuando uno es joven, sobre todo adolescente, escuchar a los adultos hablarle a uno sobre lo turbulenta que es la juventud. Y por lo general uno se pregunta ¿Por que turbulenta? ¿Que tiene de turbulenta? Así que en lugar de sermonear a los lectores adolescentes sobre las virtudes de la tranquilidad y la obediencia (seguramente aquí mismo dejarían la lectura) mejor hablaremos de la turbulenta juventud de los pequeños planetas terráqueos del sistema solar.

Si me concentro en la juventud de los planetas terráqueos es por que quiero enfocarme en los procesos y las consecuencias de las eras tempranas del sistema solar. En particular de la era llamada "Periodo de Bombardeo Intenso" . La cual fue una era en al cual el sistema solar pasó de su etapa inicial a la configuración actual. Esta fue el resultado de un proceso natural de limpieza del sistema solar. Al ir orbitando los planetas atraían al material en forma de gas, polvo y pequeños asteroides que se encontraban cercanos a sus órbitas. lo que ocasionaba constantes lluvias meteóricas que incluian a muchos cuerpos de cientos de metros y algunos inclusive de decenas de kilómetros. Estos cuerpos eran el desecho del proceso de formación planetaria, por lo que el Periodo de Bombardeo Intenso es considerado el periodo de limpieza después del nacimiento del sistema solar.

Simulación de la migración de los planetas Jovianos desde su posición original (izquierda) hasta lo localización actual (derecha) mostrando la forma en la que se "limpio" el sistema solar exterior de detritos (puntos blancos). Imagen de Gomez et al.

Como se ha mencionado en otras entradas de este blog, el sistema solar inició su formación hace unos 5 mil millones de años a partir de la condensación de un segmento de una nube molecular (nebulosa), del total de la masa del segmento que se condensó la mayor parte (mas del 90%) se fue a formar el Sol, y solo un reducido segmento a constituir el resto, lo que incluye los planetas, lunas, asteroides y cometas. La mayor parte de la masa que "sobró" del Sol se condensó en un disco, llamado "disco proto-planetario" del cuál nacerían planetas y asteroides, los cometas, en su mayoría, se formarían en una nube esférica en las zonas exteriores del sistema solar llamada "nube de Oort". Inicialmente el sistema solar se encontraba en una configuración diferente a la actual, las orbitas de los planetas eran diferentes y se tenían mas cuerpos de los actuales, mas asteroides, cometas, satélites e inclusive planetas. Y los planetas que existían se encontraban en etapas iniciales de su evolución.

Con el paso del tiempo, los planetas, entre ellos, la Tierra, evolucionaron geológicamente. En pocas palabras inició el proceso de estratificación en el manto terrestre, los componentes mas pesados se precipitaron hacia el núcleo y los mas ligeros se quedaron en la superficie. Pero en los primeros 1000 millones de años del sistema solar, muchos de los cuerpos existentes en orbita al Sol fueron eliminados, unos escaparon al espacio, otros colisionaron con otros cuerpos y terminaron formando parte de dichos cuerpos. Lo mas importante de la actividad, el "Periodo de Bombardeo Intenso" concluyó en unos cuantos cientos de millones de años. Durante este periodo es cuando nació la Luna, aparentemente de una colisión entre la Tierra 1 (la presente es Tierra 2) que era un planeta un poco mas pequeño y con una proporción menor de Hierro y un pequeño planeta (algunos astrónomos los llaman Orfeo), el resultado de la colisión fue la fusión completa de Orfeo y Tierra 1 para dar como resultado Tierra 2 (mayor y con mas Hierro) y la Luna.

Después de este periodo la Tierra se veía diferente a como es actualmente, su corteza mas delgada y solidificada recientemente, los océanos apenas condensándoce y la atmósfera apenas siendo liberada por los volcanes. Y en lugar del típico paisaje que desde el espacio actualmente se puede ver de la Tierra, que consiste en grandes océanos interrumpidos por continentes y la cubierta de nubes bloqueando al visión por aquí y por allá, el paisaje era de un suelo casi continuo, solo interrumpido por ocasionales depósitos de agua y algunos cuantos cráteres interrumpiendo la superficie. En ese entonces la Tierra aún tenía un tenue anillo similar en estructura al de Saturno, pero mas pobre en material, el cual caía en espiral lentamente hacia el planeta, franqueado por una Luna con muchos menos cráteres, un que otro ocasional "temblor de Luna" en su superficie y la cuál se encontraba mas cerca de la Tierra.

Luego, después de un periodo de relativa tranquilidad que duró unos cuantos cientos de millones de años inició el "Periodo de Bombardeo Intenso Tardío" el cual sucedió en un periodo en el cual la Tierra ya contaba con océanos mas extensos aunque con una litosfera mas regular, la diferencia entre las partes mas altas (montañas) y las mas profundas (cuencas marinas) no era tan marcada como hoy.

Una muy buena pregunta es: ¿Que causó este segundo periodo de bombardeo? Si ya había concluido el proceso de eliminación de detritos, ¿De donde llegaron todos los nuevos cuerpos que estaban chocando contra los planetas terráqueos?

Una posible explicación viene de la formación del otro tipo principal de planetas, los jovianos, es decir los planetas gigantes, como Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Según los mejores modelos computacionales, estos planetas se debieron de formar en un orden diferente al actual, Júpiter se encontraba mas lejos del Sol, mientras que los otros tres lo hicieron mas cerca de su posición actual. Pero la interacción gravitatoria entre los gigantes, ocasionó que migraran hasta su configuración actual (como pueden ver, los planetas en su juventud suelen ser mucho mas activos e interesantes), pero en este proceso alteraron la órbita de una gran cantidad de asteroides y cometas que se habían formado en el sistema solar exterior y que habían sobrevivido al Periodo de Bombardeo Intenso gracias a las enormes distancia que separan los cuerpos en aquellas regiones, sin embargo el tener al enorme Júpiter acercándose al Sol, mientras Saturno, Urano y Neptuno deambulan por ahí como su buscaran su lugar en un "juego de las sillas interplanetario" es suficiente para perturbar a cualquier cometa o asteroide por alejado que esté.

Edad de cristales de zirconio encontrados de litosfera. La formación de estos cristales le da una idea a los geólogos de las condiciones ambientales que reinaban en al Tierra en el momento. Se encontró que entre los 4400 y 4000 millones de años al pasado, la Tierra pasó por un momento de relativa tranquilidad entre el Periodo de Bombardeo Intenso y el Periodo de Bombardeo Intenso Tardío.

El resultado, fue que sobre la joven Tierra cayeron grandes cuerpos que ocasionaron mucho mas que cráteres, también se les apunta como potenciales responsables de la existencia de los enormes continentes que tenemos actualmente. Un impacto de tales magnitudes (imaginen el impacto de un cuerpo del tamaño de Guatemala) sería suficiente como para alterar la forma en que el magma llega a la superficie. El impacto "golpearía" la litosfera dejándola cóncava por arriba y convexa por abajo de manera que cualquier segmento de magma (llamados "plumas") que esté ascendiendo se desviaría y empujaría hacia arriba algún pequeño continente sobre ella (algún "cratón" en torno al cuál se generará mas suelo) de manera que la parte de salga del agua sea mayor o si se desvía y empuja el suelo marino (que suele ser mucho mas delgado que un continente) es muy probable que lo "rompa" para dar lugar a volcanes y eventualmente cadenas de islas volcánicas (como Hawai).

Todo esto se encuentra aún en etapa de estudio, pero según los estudios de migración planetaria de Gomez et al (Ver revista NATURE 435), de formación continental de Simpson (ver revista SCIENTIFIC AMERICAN Enero 2010) y datación de cratones de Short (SCIENTIFIC AMERICAN Octubre 2005), es muy probable que la dinámica del nacimiento y estabilización del sistema solar tenga una gran influencia sobre aspectos claves de la formación de la Tierra como la conocemos.