En el sistema solar temprano, un "disco protoplanetario" de polvo y gas giró alrededor del sol y finalmente se fusionó en los planetas que conocemos hoy.

Un nuevo análisis de meteoritos antiguos realizado por científicos del MIT y otros lugares sugiere que existió una misteriosa brecha dentro de este disco hace alrededor de 4.567 millones de años. cerca de la ubicación donde reside hoy el cinturón de asteroides.

Los resultados del equipo, apareciendo hoy en Avances de la ciencia , proporcionar evidencia directa de esta brecha.

"Durante la ultima decada, Las observaciones han demostrado que las caries, brechas, y los anillos son comunes en los discos alrededor de otras estrellas jóvenes, "dice Benjamin Weiss, profesor de ciencias planetarias en el Departamento de Tierra del MIT, Atmosférico, y Ciencias Planetarias (EAPS). "Estas son firmas importantes, pero poco entendidas, de los procesos físicos mediante los cuales el gas y el polvo se transforman en el sol y los planetas jóvenes".

Asimismo, la causa de tal brecha en nuestro propio sistema solar sigue siendo un misterio. Una posibilidad es que Júpiter haya sido una influencia. A medida que el gigante gaseoso tomó forma, su inmenso tirón gravitacional podría haber empujado el gas y el polvo hacia las afueras, dejando un hueco en el disco de desarrollo.

Otra explicación puede tener que ver con los vientos que emergen de la superficie del disco. Los primeros sistemas planetarios están gobernados por fuertes campos magnéticos. Cuando estos campos interactúan con un disco giratorio de gas y polvo, pueden producir vientos lo suficientemente poderosos como para soplar material, dejando un hueco en el disco.

Independientemente de sus orígenes, una brecha en el sistema solar temprano probablemente sirvió como un límite cósmico, evitar que el material de ambos lados interactúe. Esta separación física podría haber dado forma a la composición de los planetas del sistema solar. Por ejemplo, en el lado interior del hueco, el gas y el polvo se fusionaron como planetas terrestres, incluyendo la Tierra y Marte, mientras que el gas y el polvo relegados al lado más alejado del espacio formado en regiones más heladas, como Júpiter y sus gigantes gaseosos vecinos.

"Es bastante difícil cruzar esta brecha, y un planeta necesitaría mucho torque e impulso externos, "dice el autor principal y estudiante de posgrado de EAPS Cauê Borlina". esto proporciona evidencia de que la formación de nuestros planetas estaba restringida a regiones específicas en el sistema solar temprano ".

Los coautores de Weiss y Borlina incluyen a Eduardo Lima, Nilanjan Chatterjee, y Elias Mansbach del MIT, James Bryson de la Universidad de Oxford, y Xue-Ning Bai de la Universidad de Tsinghua.

Una división en el espacio

Durante la ultima decada, Los científicos han observado una curiosa división en la composición de los meteoritos que han llegado a la Tierra. Estas rocas espaciales se formaron originalmente en diferentes momentos y lugares a medida que el sistema solar tomaba forma. Aquellos que han sido analizados exhiben una de dos combinaciones de isótopos. Rara vez se ha encontrado que los meteoritos exhiban ambos, un enigma conocido como la "dicotomía isotópica".

Los científicos han propuesto que esta dicotomía puede ser el resultado de una brecha en el disco del sistema solar temprano, pero esa brecha no se ha confirmado directamente.

El grupo de Weiss analiza meteoritos en busca de signos de campos magnéticos antiguos. A medida que toma forma un joven sistema planetario, lleva consigo un campo magnético, cuya fuerza y ​​dirección pueden cambiar dependiendo de varios procesos dentro del disco en evolución. Como polvo antiguo reunido en granos conocidos como condrules, electrones dentro de los cóndrulos alineados con el campo magnético en el que se formaron.

Los cóndrulos pueden ser más pequeños que el diámetro de un cabello humano, y se encuentran hoy en meteoritos. El grupo de Weiss se especializa en medir condrules para identificar los campos magnéticos antiguos en los que se formaron originalmente.

En trabajos anteriores, el grupo analizó muestras de uno de los dos grupos isotópicos de meteoritos, conocidos como los meteoritos no carbonosos. Se cree que estas rocas se originaron en un "depósito, "o región del sistema solar primitivo, relativamente cerca del sol. El grupo de Weiss identificó previamente el antiguo campo magnético en muestras de esta región cercana.

Un desajuste de meteoritos

En su nuevo estudio, los investigadores se preguntaron si el campo magnético sería el mismo en el segundo isotópico, grupo de meteoritos "carbonosos", cuales, a juzgar por su composición isotópica, se cree que se originaron más lejos en el sistema solar.

Analizaron cóndrulos, cada uno mide alrededor de 100 micrones, de dos meteoritos carbonosos que se descubrieron en la Antártida. Usando el dispositivo de interferencia cuántica superconductor, o CALAMAR, un microscopio de alta precisión en el laboratorio de Weiss, el equipo determinó el original de cada condrule, campo magnético antiguo.

Asombrosamente, encontraron que su fuerza de campo era más fuerte que la de los meteoritos no carbonosos más cercanos que habían medido previamente. A medida que los sistemas planetarios jóvenes van tomando forma, los científicos esperan que la fuerza del campo magnético decaiga con la distancia al sol.

A diferencia de, Borlina y sus colegas encontraron que los cóndrulos lejanos tenían un campo magnético más fuerte, de unas 100 microteslas, en comparación con un campo de 50 microteslas en los cóndrulos más cercanos. Para referencia, El campo magnético de la Tierra hoy es de alrededor de 50 microteslas.

El campo magnético de un sistema planetario es una medida de su tasa de acreción, o la cantidad de gas y polvo que puede atraer hacia su centro con el tiempo. Basado en el campo magnético de los cóndrulos carbonosos, La región exterior del sistema solar debe haber acumulado mucha más masa que la región interior.

Usando modelos para simular varios escenarios, el equipo concluyó que la explicación más probable del desajuste en las tasas de acreción es la existencia de una brecha entre las regiones interna y externa, lo que podría haber reducido la cantidad de gas y polvo que fluye hacia el sol desde las regiones exteriores.

"Las brechas son comunes en los sistemas protoplanetarios, y ahora mostramos que teníamos uno en nuestro propio sistema solar, "Dice Borlina." Esto da la respuesta a esta extraña dicotomía que vemos en los meteoritos, y proporciona evidencia de que las lagunas afectan la composición de los planetas ".