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    La investigación ofrece pistas sobre el momento de la formación de Júpiter

    Las condrulas (perlas esféricas de material previamente fundido) que se encuentran en las condritas CB se formaron mediante colisiones de velocidad ultrarrápida. Una nueva investigación sugiere que la presencia del planeta Júpiter cerca del cinturón de asteroides podría crear las condiciones adecuadas para estos impactos. Eso ayuda a limitar el tiempo de formación y migración de Júpiter. El estudio sugiere que Júpiter debe haber tenido su tamaño completo cuando se formaron los cóndrulos, que fue aproximadamente 5 millones de años después de la aparición de los primeros sólidos del sistema solar. Crédito:Alexander Krot, Universidad de Hawai'i Manoa

    Una clase peculiar de meteoritos ha ofrecido a los científicos nuevas pistas sobre cuándo tomó forma el planeta Júpiter y deambuló por el sistema solar.

    Los científicos han teorizado durante años que Júpiter probablemente no siempre estuvo en su órbita actual, que está a unas cinco unidades astronómicas del sol (la distancia de la Tierra al sol es una unidad astronómica). Una línea de evidencia que sugiere una migración joviana tiene que ver con el tamaño de Marte. Marte es mucho más pequeño de lo que predicen los modelos de acreción planetaria. Una explicación es que Júpiter orbitó una vez mucho más cerca del sol que ahora. Durante ese tiempo, habría barrido gran parte del material necesario para crear un Marte de gran tamaño.

    Pero aunque la mayoría de los científicos están de acuerdo en que los planetas gigantes migran, el momento de la formación y migración de Júpiter ha sido un misterio. Ahí es donde entran los meteoritos.

    Los meteoritos conocidos como condritas CB se formaron cuando los objetos en el sistema solar temprano, muy probablemente en el cinturón de asteroides actual, chocaron entre sí con una velocidad increíble. Este nuevo estudio, publicado en la revista Avances de la ciencia , utilizó simulaciones por computadora para mostrar que la inmensa gravedad de Júpiter habría proporcionado las condiciones adecuadas para que ocurrieran estos impactos a hipervelocidad. Eso a su vez sugiere que Júpiter estaba cerca de su tamaño actual y sentado en algún lugar cerca del cinturón de asteroides cuando se formaron los cóndrulos CB. que fue aproximadamente 5 millones de años después de la formación de los primeros sólidos del sistema solar.

    "Demostramos que Júpiter habría agitado el cinturón de asteroides lo suficiente como para producir las velocidades de alto impacto necesarias para formar estas condritas CB, "dijo Brandon Johnson, un científico planetario de la Universidad de Brown que dirigió la investigación. "Estos meteoritos representan la primera vez que el sistema solar sintió el asombroso poder de Júpiter".

    Animación que muestra el crecimiento de cuerpos en el sistema solar interior y la excitación causada por la migración de Júpiter. Crédito:Kevin Walsh Southwest Research Institute (SwRI)

    Estructuras extrañas

    Las condritas son una clase de meteoritos formada por condrules, diminutas esferas de material previamente fundido, y se encuentran entre los meteoritos más comunes que se encuentran en la Tierra. Las condritas CB son un subtipo relativamente raro que durante mucho tiempo ha fascinado a los meteorólogos.

    Parte de lo que hace que las condritas CB sean tan interesantes es que todas sus condrugas se remontan a una ventana de tiempo muy estrecha en el sistema solar temprano. "Los cóndrulos de otros meteoritos nos dan un rango de edades diferentes, ", Dijo Johnson." Pero todos los de las condritas CB se remontan a este breve período de 5 millones de años después de los primeros sólidos del sistema solar ".

    Pero para Johnson, que estudia la dinámica de impacto, Hay algo más interesante acerca de las condritas CB:contienen granos metálicos que parecen haberse condensado directamente del hierro vaporizado.

    "La vaporización de hierro requiere impactos de alta velocidad, Johnson dijo. Es necesario tener una velocidad de impacto de alrededor de 20 kilómetros por segundo para comenzar a vaporizar el hierro. pero los modelos informáticos tradicionales del sistema solar temprano solo producen velocidades de impacto de alrededor de 12 kilómetros por segundo en el momento en que se formaron las condritas CB ".

    Mapas elementales de rayos X de las condritas Hammadah al Hamra 237 e Isheyevo. Crédito:Alexander Krot (Instituto de Geofísica y Planetología de Hawai, Universidad de Hawai‘i en Mānoa)

    Johnson trabajó con Kevin Walsh del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, generar nuevos modelos informáticos del período de formación de los cóndrulos, modelos que incluyen la presencia de Júpiter cerca de la posición actual del cinturón de asteroides.

    Impulso de gravedad

    Los grandes planetas generan mucha gravedad, que puede lanzar objetos cercanos a alta velocidad. La NASA a menudo se aprovecha de esta dinámica, hacer girar la nave espacial alrededor de los planetas para generar velocidad.

    Walsh y Johnson incluyeron en sus simulaciones un escenario de formación y migración de Júpiter considerado probable por muchos científicos planetarios. El escenario, conocido como Grand Tack (un término tomado de la navegación), sugiere que Júpiter se formó en algún lugar del sistema solar exterior. Pero a medida que aumentaba su densa atmósfera, cambió la distribución de masa en la nebulosa solar gaseosa que lo rodeaba. Ese cambio en la densidad de masa hizo que el planeta migrara, moviéndose hacia adentro hacia el sol hasta aproximadamente donde está el cinturón de asteroides hoy. Más tarde, la formación de Saturno creó un tirón gravitacional que empujó a ambos planetas hacia donde están hoy.

    "Cuando incluimos Grand Tack en nuestro modelo en el momento en que se formaron las condritas CB, obtenemos un gran aumento en las velocidades de impacto en el cinturón de asteroides, ", Dijo Walsh." Las velocidades generadas en nuestros modelos son lo suficientemente rápidas para explicar el hierro vaporizado en las condritas CB ".

    Mapas elementales de rayos X combinados en Mg (rojo), Ca (verde) y Al (azul) de la condrita Gujba. Crédito:Alexander Krot (Instituto de Geofísica y Planetología de Hawai, Universidad de Hawai‘i en Mānoa)

    La colisión más extrema en el modelo fue un objeto con un diámetro de 90 kilómetros que se estrelló contra un cuerpo de 300 kilómetros a una velocidad de alrededor de 33 kilómetros por segundo. Tal colisión habría vaporizado del 30 al 60 por ciento del núcleo de hierro del cuerpo más grande, proporcionando un amplio material para las condritas CB.

    Los modelos también muestran que el aumento en las velocidades de impacto habría sido de corta duración, durando solo alrededor de 500, 000 años más o menos (un abrir y cerrar de ojos en la escala de tiempo cósmica). Esa corta escala de tiempo permitió a los investigadores concluir que Júpiter se formó y migró aproximadamente al mismo tiempo que se formaron las condritas CB.

    The researchers say that while the study is strong evidence for the Grand Tack migration scenario, it doesn't necessarily preclude other migration scenarios. "It's possible that Jupiter formed closer to the sun and then migrated outward, rather than the in then out migration of the Grand Tack, "Dijo Johnson.

    Whatever the scenario, the study provides strong constraints on the timing of Jupiter's presence in the inner solar system.

    "En retrospectiva, it seems obvious that you would need something like Jupiter to stir the asteroid belt up this much, " Johnson said. "We just needed to create these models and calculate the impact speeds to connect the dots."


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