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Nos falta un planeta. ¿Dónde está?
( Publicado en Revista Creces, Octubre 1984 )
Hace 200 años que se postula la falta de un planeta en el sistema solar, concretamente
entre Marte y Júpiter. Se piensa que si alguna vez existió realmente, una gran
explosión lo transformó en miles de fragmentos algunos de los cuales habrían salido del
sistema solar. Los astrónomos no aceptan hoy como probable su existencia remota, sin
embargo, la discusión todavía no se ha agotado.
En nuestro sistema solar, entre las órbitas de los planetas Marte y Júpiter, parece
existir una brecha, lo suficientemente grande para que pudiera ubicarse en ella,
cómodamente, la órbita de otro planeta. Sin embargo, en esa zona sólo existe un
enjambre de Pequeños Planetas (llamados también Asteroides o planetoides),
verdaderos pedazos de roca de enorme tamaño que se mueven en torno al Sol en
órbitas que siguen las leyes de Kepler. ¿Hubo alguna vez allí algún planeta que explotó
y se desintegró, dando origen a los planetoides o, simplemente, nunca existió dicho
planeta y el origen de los asteroides es otro? Difícil pregunta que tratan de responder
los estudiosos del sistema solar y cuya respuesta, como un péndulo, parece oscilar
entre una y otra posibilidad. Para entender mejor el problema, hagamos un poco de
historia.
Un gran ausente
El 1766 el astrónomo Titius de Wittenberg publicó (en forma anónima) una relación
curiosa que había observado entre las distancias al Sol de los planetas entonces
conocidos del sistema solar. Esta relación se puede expresar así: si se forma la
sucesión 0,3,6,12... en que cada número, salvo los dos primeros, es el doble del
anterior, y en seguida se suma 4 a cada uno de los términos así obtenidos, dividiendo
en seguida por 10, la serie de números que resulta corresponde, muy
aproximadamente, a los radios medios de las órbitas de los planetas, expresadas en
unidades astronómicas (distancia media Tierra-Sol). Todos los pasos mencionados, con
sus resultados y las distancias reales observadas de los planetas, se muestran en la
Tabla 1.
Pero entonces, saltaba a la vista, ¡faltaba un planeta! ¿Dónde estaba?
En 1772 el astrónomo alemán Johann Bode insistió en este mismo hecho y publicó el
concepto como una ley, que pasó a llamarse la Ley de Bode (o también de TitiusBode).
En 1781 un astrónomo inglés, Sir William Herschel, encontró el séptimo planeta, Urano,
que estaba más allá de la órbita de Saturno, exactamente donde debería estar según la
ley de Bode. Esto parecía confirmar la realidad de la Ley de Bode y, por lo tanto, daba
mayor peso a la creencia de que entre Marte y Júpiter faltaba un planeta. Los
astrónomos comenzaron a explorar el cielo en su búsqueda, e incluso se ofrecieron
premios para el primero que lo encontrara. Durante veinte años no encontraron nada.
Pero en 1801, casi por accidente, el astrónomo italiano Giuseppe Piazzi descubrió un
nuevo planeta. (Ceres) que giraba en torno al Sol y estaba en la ubicación que según la
Ley de Bode, le correspondía al planeta que faltaba. Pero había un problema: Ceres era
increíblemente si se le comparaba con los otros planetas conocidos su órbita era más
elíptica y más inclinada con respecto a la eclíptica que cualquiera de las órbitas de los
otros planetas.
La teoría de la explosión
Un año más tarde aumentó la confusión, cuando se descubrió otro pequeño planeta.
Pallas, que estaba en la misma zona y que también orbitaba en torno al Sol. El
astrónomo alemán Wilhelm Olbers expuso entonces, por primera vez, la teoría de la
explosión: en efecto, concluyó que tal vez existió un planeta más grande en esa
posición, pero que explotó y que Ceres y Pallas eran simples fragmentos de ése
planeta. Más aun, Olbers predijo que se iban a descubrir muchos otros fragmentos, con
órbitas irregulares (como consecuencia de la explosión). El mismo descubrió otro más,
Vesta, lo que confirmaba su teoría.
El astrónomo francés Lagrange fue más lejos, afirmando que las órbitas elongadas de
los cometas podrían ser también un subproducto de esa explosión planetaria.
En los 160 años siguientes el tema se trató sólo ocasionalmente. Sin embargo, los
astrónomos partidarios de la teoría de la explosión seguían encontrando evidencias que
parecían afirmar su posición. Por ejemplo, en 1972, el astrónomo canadiense Michael
Ovenden, de la Universidad de British Columbia, elucubró una ley de acuerdo con la
cual el sistema solar había sido inestable sin un planeta entre Marte y Júpiter. Incluso
determinó que el planeta faltante debió haber sido de tamaño gigante, más grande que
todos los planetoides juntos. Esto significaría que la energía comprometida en la
explosión debió haber sido enorme.
Muchos otros argumentos e hipótesis se han presentado en apoyo de esta teoría. Por
ejemplo, se dice haber encontrado evidencia de que, hace 100 mil años o más, los
restos de la explosión (excepto los pedazos que quedaron entre Marte y Júpiter) se
destruyeron en choques contra Júpiter u otros planetas: que algunos de ellos habrían
adquirido suficiente velocidad como para salir del sistema solar, pero que
posteriormente habrían sido atraídos por su gravedad. Esto podría explicar el origen de
los cometas, que vienen de increíbles distancias del Sol. Incluso se argumenta que, si
se aplican a los cometas las leyes de la gravitación, se pueden calcular sus órbitas
hacia atrás en el tiempo y que, al hacer estos cálculos, se llega a la conclusión de que
todos los cometas se habrían originado en un punto común entre Marte y Júpiter, hace
aproximadamente 4 millones de años. También se dice que el análisis de los meteoritos
confirman la teoría de la explosión. Y finalmente se especula sugiriendo que esta
explosión puede ser la causa de los cráteres de Marte y de la Luna.
Aceptemos por un momento que la teoría de la explosión es la correcta, e imaginemos
este suceso catastrófico. Cuando ya los dinosaurios habían desaparecido y los primeros
antecesores del hombre comenzaban a erguirse sobre sus pies (4 millones de años
atrás), ocurrió la gran explosión. Por la cercanía del planeta gigante a la Tierra, dicha
explosión debió producir una luz que por un tiempo iluminó más que el Sol. El planeta
destruido esparció su masa en forma de escombros sólidos, líquidos y gaseosos, que
viajaron en todas direcciones con una tremenda velocidad y fuerza. En unos pocos
meses los restos de la explosión también alcanzaron la Tierra. El hombre primitivo
contempló como, día y noche, por todas partes y durante muchas lunas, caían los
meteoritos sobre la Tierra, mientras chorros de cometas pasaban raudos entre las
estrellas. Los efectos duraron miles de años, hasta que, poco a poco, el Universo fue
volviendo a su quietud. Pero, aun así, nuestro planeta, seguramente, no volvió a ser el
mismo. Tal vez los efectos de la explosión provocaron cambios climáticos, marcando el
fin de un período caliente e iniciando un nuevo período glacial.
El planeta que nunca existió
Pero, como dijimos anteriormente, no siempre se ha aceptado esta teoría como la
verdadera y, aun más, no se la acepta en la actualidad. Ya en la época de Lagrange y
de Olbers, el prestigioso astrónomo francés Pierre Laplace afirmaba que los cometas se
producían por condensaciones de gas a enormes distancias del Sol; y argumentaba
también que, si esa explosión se hubiera producido, la fuerza gravitacional de los otros
planetas habría distorsionado la órbita de cualquier fragmento que quedara. Según él,
el hecho de que Olbers hubiera encontrado a Vesta donde sus cálculos habían predicho,
era una simple coincidencia.
Este punto de vista ganó mayor peso con el descubrimiento de dos nuevos planetas,
Neptuno y Plutón, en 1846 y 1930, respectivamente.
La distancia esperada para un planeta ubicado después de Urano era, según la Ley de
Bode, 38.8 unidades astronómicas. Pero Neptuno estaba a sólo 30.6. Y análogamente,
para el planeta siguiente, la ley de Bode predecía 77.2 unidades astronómicas. Y en
este caso la discrepancia fue aún mayor, ya que Plutón se encontró a 39.4 unidades
astronómicas. Es decir que, después de todo ¡la ley de Bode no era una ley, y no había
ningún motivo para esperar que entre Marte y Júpiter, a 2.8 unidades astronómicas del
Sol, hubiera un planeta!
Ya alrededor de 1960 la mayor parte de los astrónomos profesionales opinaba que los
miles de planetas que se habían ido descubriendo en torno al Sol en lo que se llamó el
"Cinturón de Asteroides", eran parte de un planeta que nunca se llegó a formar, antes
que restos de un planeta que hizo explosión.
Para entender mejor este punto de vista es necesario considerar por un momento lo
que hoy se acepta como teoría del origen del sistema solar; la hipótesis nebular. Miles
de millones de años atrás, en un punto del espacio, una nube de gas y polvo
interestelar comenzó a contraerse, formando una "nebulosa solar primitiva" (por este
mismo proceso se forman las estrellas). Por su propia gravitación, esta nebulosa se
siguió contrayendo, al mismo tiempo que, debido a la rotación, se transformaba en un
disco. La contracción hizo que en el centro se aglomerara la mayor parte de la masa,
formando el proto-Sol. Se estima que a medida que avanzaba la contracción, pueden
haber ido quedando atrás anillos de gas y polvo, de distribución irregular, con
aglomeraciones adicionales. Estas aglomeraciones deben haber ido creciendo desde el
tamaño milimétrico inicial, hasta kilómetros y luego miles de kilómetros. Los cuerpos
intermedios de un tamaño de cientos de kilómetros, se designan con el nombre de
planetesimales. Estos planetesimales finalmente, se habrían combinado por efecto de la
fuerza de gravedad, para formar los proto-planetas que luego se siguieron contrayendo
hasta transformarse en los planetas actuales. Esta teoría conocida como teoría de la
acreción (aumento, aglomeración) se basa en el hecho de que el polvo tiene una
propiedad esencial, la adherencia de sus partículas entre si en el momento de un
choque.
¿Cómo se explican los asteroides en esta hipótesis? Posiblemente entre proto-Marte y
proto-Júpiter existió una zona menos densa de la nebulosa solar, en la cual no se pudo
formar un solo cuerpo grande (o proto-planeta), sino solamente innumerables
consideraciones menores. Por otra parte, proto-Júpiter debe haber llegado a ser tan
masivo que debe haber perturbado una gran región del espacio en torno suyo. Los
planetesimales de esa región deben haber sido desviados en órbitas excéntricas,
produciéndose choque a gran velocidad. De este modo se produjo su fractura llegando
algunos a ser fragmentos del orden de un kilómetro; en tanto que otros, que no
sufrieron colisiones, o que sufrieron menos, son del tamaño de algunos de los satélites
naturales de los planetas. De los miles de asteroides conocidos, sólo unos 6 miden más
de 300 km de un extremo a otro.
En cuanto a los cometas, se acepta hoy día que hay cientos de millones de ellos, en
estado incipiente, que rodean el sistema solar en una esfera de unas 50 000 unidades
astronómicas (casi un año luz) de radio. Esta esfera se conoce como la "nube de
cometas" de Oort (en honor del astrónomo holandés que propuso la teoría en 1950). La
masa total de esta nube es sólo entre 10 y 100 veces la masa de la Tierra.
Ocasionalmente uno de los cometas incipientes deja la nube, tal vez por la acción
gravitacional de una estrella cercana que perturba el conjunto, y el cometa se aproxima
al Sol. Su órbita es una larga elipse, de gran excentricidad. Como la nube de Oort es
esférica, los cometas pueden acercarse al Sol desde cualquier ángulo.
¿Y el futuro?
En resumen, la teoría más aceptada hoy día es la teoría de la aglomeración. La ley de
Bode está totalmente desacreditada, ya que, si Neptuno y Plutón se hubieran conocido
en el momento en que se formuló, nunca se hubiera enunciado. Se considera, además,
que hay muchas evidencias en contra de la hipótesis de la explosión y que no hay
ninguna necesidad conceptual de que los predecesores de los asteroides sean cuerpos
de gran tamaño. Lo más probable es que se generen por un proceso continuo de
interacción mediante colisiones en el que compiten la desintegración y la acreción, con
un resultado neto de aumento en el número. Pero esto implica que están en un proceso
de evolución, que eventualmente puede concentrar la mayor parte de su masa en uno
o unos pocos cuerpos. Aún ahora casi el 80% de la masa total del cinturón de
asteroides corresponde a los cuatro cuerpos mayores, Ceres, Pallas, Juno y Vesta.
Para terminar, podemos citar unas palabras escritas por Evry Schatzman, , astrónomo
francés autor de numerosos e interesantes libros.
"Las teorías nuevas se multiplican. La crítica hace aparecer sus cualidades y defectos.
Sus aspectos positivos son entonces puntos de partida para nuevos
perfeccionamientos. En este curso del pensamiento, la imaginación desempeña un
papel decisivo, asociando entre sí, diversos procesos, y estableciendo vínculos entre
fenómenos dispares. Sin embargo, no debemos pensar que ya que se ha aportado una
solución definitiva al problema del origen y evolución de los mundos. Entre las muchas
teorías contradictorias es bastante difícil hacer una elección, porque faltan demasiados
eslabones en el conocimiento. Sólo una paciente investigación permitirá reconstruir la
continuidad de los fenómenos naturales, pero no debemos titubear en el
reconocimiento de nuestra ignorancia y repetir la frase prudente, sabia y reflexiva de
Galileo: "No lo sé` ".
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl