El origen del sistema solar

Las primeras explicaciones sobre cómo se formaron el Sol, la Tierra, y el resto del Sistema Solar se encuentran en los mitos primitivos, leyendas y textos religiosos. Ninguno de ellas puede considerarse como una explicación científica seria.

Los primeros intentos científicos para explicar el origen del Sistema Solar invocaban colisiones o condensaciones de una nube de gas. El descubrimiento de los 'Universos-Islas', que ahora sabemos que son galaxias, se pensó que confirmaba esta última teoría.

En este siglo, Jeans propuso la idea de que el paso de una estrella había arrastrado material fuera del Sol, y que este material se había entonces condensado para formar los planetas. Hay serios problemas en esta explicación, pero se han hecho recientes desarrollos sugiriendo que se sacó un filamento de una proto-estrella de paso, en momentos en los que el Sol era miembro de un holgado cúmulo de estrellas, pero las teorías más favorecidas, todavía involucran el colapso gravitacional de una nube de gas y polvo.

Problemas a ser encarados por cualquier teoría sobre la formación del Sistema Solar:

Cualquier teoría tiene que explicar algunos hechos bastante problemáticos sobre el Sistema Solar.
Esto, adicionalmente al hecho obvio de que el Sol está en el centro con los planetas orbitando a su alrededor.
Hay 5 de estas áreas de problemas:

1. El Sol gira lentamente y sólo tiene 1 por ciento del momento angular del Sistema Solar, pero tiene el 99,9 por ciento de su masa. Los planetas tienen el resto del momento angular.



2. La formación de los planetas terrestres con núcleos sólidos.



3. La formación de los planetas gaseosos gigantes.



4. La formación de los satélites planetarios.



5. Una explicación de la ley de Bode, que dice que las distancias de los planetas al Sol siguen una sencilla progresión aritmética.

La 'ley' de Bode toma la forma de una serie en la que el primer término es cero, el segundo es 3, y luego cada término es el doble del anterior, y se le suma 4, y el resultado es divido entre 10. Esto resulta en la serie:

0,4, 0,7, 1,0, 1,6, 2,8, 5,2, 10,0, 19,6, 38,8

que puede ser comparada con las distancias promedio de los planetas al Sol en U.A.:

0,39, 0,72, 1,0, 1,52, 5,2, 9,52, 19,26, 30,1, 39,8

La concordancia para todos, salvo Neptuno y Plutón, es notable.
La falta de un planeta en 2,8 llevó al descubrimiento de los asteroides.

Hay cinco teorías que son todavía consideradas 'razonables', puesto que explican muchos (pero no todos) de los fenómenos que exhibe el Sistema Solar.

La teoría de Acreción:

Esta asume que el Sol pasó a través de una densa nube interestelar, y emergió rodeado de un envoltorio de polvo y gas. Separa entonces la formación del Sol, de la de los planetas, obviando el problema 1.

El problema que permanece, es el de lograr que la nube forme los planetas.
Los planetas terrestres pueden formarse en un tiempo razonable, pero los planetas gaseosos tardan demasiado en formarse.
La teoría no explica los satélites, o la ley de Bode, y debe considerarse como la más débil de las aquí descritas.

La teoría de los Proto-planetas:

Esta asume, que inicialmente hay una densa nube interestelar, que eventualmente producirá un cúmulo estelar.
Densas regiones en la nube se forman y coalecen; como las pequeñas gotas tienen velocidades de giro aleatorias, las estrellas resultantes tienen bajas ratas de rotación.
Los planetas son gotas más pequeñas capturadas por la estrella. Las pequeñas gotas tendrían velocidades de rotación mayores que las observadas en los planetas, pero la teoría explica esto, haciendo que las 'gotas planetarias' se dividan, produciendo un planeta y sus satélites.

De esta forma se cubren muchas de las áreas problemáticas, pero no queda claro cómo los planetas fueron confinados a un plano, o por qué sus rotaciones tienen el mismo sentido.

La teoría de Captura:

Esta teoría es una versión de la de Jeans, en la que el Sol interactúa con una proto-estrella cercana, sacando un filamento de materia de la proto-estrella.
La baja velocidad de rotación del Sol, se explica como debida a su formación anterior a la de los planetas.
Los planetas terrestres se explican por medio de colisiones entre los proto-planetas cercanos al Sol.
Y los planetas gigantes y sus satélites, se explican como condensaciones en el filamento extraído.

La teoría Laplaciana Moderna:

Laplace en 1796 sugirió primero, que el Sol y los planetas se formaron en una nebulosa en rotación que se enfrió y colapsó. Se condensó en anillos que eventualmente formaron los planetas, y una masa central que se convirtió en el Sol. La baja velocidad de rotación del Sol no podía explicarse.

La versión moderna asume que la condensación central contiene granos de polvo sólido que crean roce en el gas al condensarse el centro. Eventualmente, luego de que el núcleo ha sido frenado, su temperatura aumenta, y el polvo es evaporado. El centro que rota lentamente se convierte en el Sol. Los planetas se forman a partir de la nube, que rota más rápidamente.

La teoría de la Nebulosa Moderna:

Las observaciones de estrellas muy jóvenes, indican que están rodeadas de densos discos de polvo.
Aúnque todavía hay dificultades para explicar algunas de las áreas problemáticas esbozadas arriba, en particular la forma de disminuir la rotación del Sol, se piensa que los planetas se originaron a partir de un denso disco, formado a partir del material de la nube de polvo y gas, que colapsó para formar el Sol.
La densidad de este disco debe ser suficientemente alta como para permitir la formación de los planetas, y suficientemente baja, como para que la materia residual sea soplada hacia afuera por el Sol, al incrementarse su producción de energía.

Conclusión:

Ha habido muchos intentos de desarrollar teorías sobre el origen del Sistema Solar. Ninguna de ellas puede describirse como totalmente satisfactoria, y es posible que haya desarrollos ulteriores que expliquen mejor los hechos conocidos.

Pensamos sin embargo, que entendemos el mecanismo general, que consiste en que el Sol y los planetas se formaron a partir de la contracción de parte de una nube de gas y polvo, bajo su propia atracción gravitacional, y que la pequeña rotación neta de la nube, fue responsable de la formación de un disco alrededor de la condensación central.

La condensación central eventualmente formó al Sol, mientras que las condensaciones menores en el disco formaron los planetas y sus satélites. La energía del joven Sol sopló el remanente de gas y polvo, dejando al Sistema Solar como lo vemos actualmente.