Hay evidencia de que la formación del Sistema Solar comenzó hace unos 4.600 millones de años con el colapso gravitacional de una pequeña parte de una nube molecular gigante . [1] La mayor parte de la masa colapsada se acumuló en el centro, formando el Sol , mientras que el resto se aplanó en un disco protoplanetario a partir del cual se formaron los planetas , lunas , asteroides y otros cuerpos pequeños del Sistema Solar .
Este modelo, conocido como hipótesis nebular , fue desarrollado por primera vez en el siglo XVIII por Emanuel Swedishborg , Immanuel Kant y Pierre-Simon Laplace . Su desarrollo posterior ha entrelazado una variedad de disciplinas científicas que incluyen astronomía , química , geología , física y ciencia planetaria . Desde los albores de la era espacial en la década de 1950 y el descubrimiento de exoplanetas en la década de 1990, el modelo ha sido cuestionado y perfeccionado para dar cuenta de nuevas observaciones.
El Sistema Solar ha evolucionado considerablemente desde su formación inicial. Muchas lunas se han formado a partir de discos de gas y polvo que giran alrededor de sus planetas padres, mientras que se cree que otras lunas se formaron de forma independiente y luego fueron capturadas por sus planetas. Otros más, como la Luna de la Tierra , pueden ser el resultado de colisiones gigantes . Las colisiones entre cuerpos se han producido continuamente hasta el día de hoy y han sido fundamentales para la evolución del Sistema Solar. Más allá de Neptuno, se formaron muchos objetos del tamaño de un subplaneta. Se han observado varios miles de objetos transneptunianos . A diferencia de los planetas, estos objetos transneptunianos se mueven principalmente en órbitas excéntricas, inclinadas con respecto al plano de los planetas. Las posiciones de los planetas podrían haber cambiado debido a interacciones gravitacionales. [2] La migración planetaria puede haber sido responsable de gran parte de la evolución temprana del Sistema Solar. [¿ según quién? ]
En aproximadamente 5 mil millones de años, el Sol se enfriará y se expandirá hasta muchas veces su diámetro actual (convirtiéndose en una gigante roja ), antes de desprenderse de sus capas externas como una nebulosa planetaria y dejar atrás un remanente estelar conocido como enana blanca . En un futuro lejano, la gravedad de las estrellas que pasan reducirá gradualmente el séquito de planetas del Sol. Algunos planetas serán destruidos y otros expulsados al espacio interestelar . En última instancia, en el transcurso de decenas de miles de millones de años, es probable que el Sol se quede sin ninguno de los cuerpos originales en órbita a su alrededor. [3]
Las ideas sobre el origen y el destino del mundo datan de los primeros escritos conocidos; sin embargo, durante casi todo ese tiempo, no hubo ningún intento de vincular tales teorías con la existencia de un "Sistema Solar", simplemente porque en general no se pensaba que el Sistema Solar, en el sentido en que lo entendemos ahora, existiera. El primer paso hacia una teoría de la formación y evolución del Sistema Solar fue la aceptación general del heliocentrismo , que situaba al Sol en el centro del sistema y a la Tierra en órbita a su alrededor. Este concepto se había desarrollado durante milenios ( Aristarco de Samos lo había sugerido ya en el año 250 a. C.), pero no fue ampliamente aceptado hasta finales del siglo XVII. El primer uso registrado del término "Sistema Solar" data de 1704. [4]
La teoría estándar actual para la formación del Sistema Solar, la hipótesis nebular , ha caído en desgracia desde su formulación por Emanuel Swedishborg , Immanuel Kant y Pierre-Simon Laplace en el siglo XVIII. La crítica más importante a la hipótesis fue su aparente incapacidad para explicar la relativa falta de momento angular del Sol en comparación con los planetas. [5] Sin embargo, desde principios de la década de 1980, los estudios de estrellas jóvenes han demostrado que están rodeadas por discos fríos de polvo y gas, exactamente como predice la hipótesis nebular, lo que ha llevado a su reaceptación. [6]
Comprender cómo se espera que el Sol continúe evolucionando requería comprender la fuente de su poder. La confirmación por parte de Arthur Stanley Eddington de la teoría de la relatividad de Albert Einstein lo llevó a darse cuenta de que la energía del Sol proviene de reacciones de fusión nuclear en su núcleo, fusionando hidrógeno en helio. [7] En 1935, Eddington fue más allá y sugirió que también podrían formarse otros elementos dentro de las estrellas. [8] Fred Hoyle desarrolló esta premisa argumentando que las estrellas evolucionadas llamadas gigantes rojas crearon muchos elementos más pesados que el hidrógeno y el helio en sus núcleos. Cuando una gigante roja finalmente se deshaga de sus capas exteriores, estos elementos se reciclarán para formar otros sistemas estelares. [8]
La hipótesis nebular dice que el Sistema Solar se formó a partir del colapso gravitacional de un fragmento de una nube molecular gigante , [9] muy probablemente en el borde de una burbuja de Wolf-Rayet . [10] La nube tenía aproximadamente 20 pársecs (65 años luz) de ancho, [9] mientras que los fragmentos tenían aproximadamente 1 pársec (tres años y cuarto de luz ) de ancho. [11] El colapso adicional de los fragmentos condujo a la formación de núcleos densos de 0,01 a 0,1 pársec (2000 a 20 000 AU ) de tamaño. [a] [9] [12] Uno de estos fragmentos colapsados (conocido como nebulosa presolar ) formó lo que se convirtió en el Sistema Solar. [13] La composición de esta región con una masa ligeramente superior a la del Sol ( M ☉ ) era aproximadamente la misma que la del Sol actual, con hidrógeno , junto con helio y trazas de litio producido por la nucleosíntesis del Big Bang , formando alrededor del 98% de su masa. El 2% restante de la masa estaba formado por elementos más pesados que fueron creados por nucleosíntesis en generaciones anteriores de estrellas. [14] Al final de la vida de estas estrellas, expulsaron elementos más pesados al medio interestelar . [15] Algunos científicos han dado el nombre de Coatlicue a una estrella hipotética que se convirtió en supernova y creó la nebulosa presolar.
Las inclusiones más antiguas encontradas en meteoritos , que se cree que rastrean el primer material sólido que se formó en la nebulosa presolar, tienen 4.568,2 millones de años, que es una definición de la edad del Sistema Solar. [1] Los estudios de meteoritos antiguos revelan rastros de núcleos hijos estables de isótopos de vida corta, como el hierro-60 , que sólo se forman en estrellas en explosión y de vida corta. Esto indica que una o más supernovas ocurrieron cerca. Una onda de choque de una supernova puede haber desencadenado la formación del Sol al crear regiones relativamente densas dentro de la nube, provocando que estas regiones colapsaran. [16] [17] La distribución altamente homogénea del hierro-60 en el Sistema Solar apunta a que la aparición de esta supernova y su inyección de hierro-60 se produjo mucho antes de la acumulación de polvo nebular en los cuerpos planetarios. [18] Debido a que sólo las estrellas masivas y de vida corta producen supernovas, el Sol debe haberse formado en una gran región de formación estelar que produjo estrellas masivas, posiblemente similares a la Nebulosa de Orión . [19] [20] Los estudios de la estructura del cinturón de Kuiper y de los materiales anómalos que contiene sugieren que el Sol se formó dentro de un cúmulo de entre 1.000 y 10.000 estrellas con un diámetro de entre 6,5 y 19,5 años luz y una masa colectiva de 3.000 METRO ☉ . Este cúmulo comenzó a fragmentarse entre 135 y 535 millones de años después de su formación. [21] [22] Varias simulaciones de nuestro joven Sol interactuando con estrellas cercanas durante los primeros 100 millones de años de su vida produjeron órbitas anómalas observadas en el Sistema Solar exterior, como objetos desprendidos . [23]
Debido a la conservación del momento angular , la nebulosa giró más rápido al colapsar. A medida que el material dentro de la nebulosa se condensaba, los átomos dentro de ella comenzaron a colisionar con una frecuencia cada vez mayor, convirtiendo su energía cinética en calor . El centro, donde se acumuló la mayor parte de la masa, se volvió cada vez más caliente que el disco circundante. [11] Durante aproximadamente 100.000 años, [9] las fuerzas competitivas de la gravedad , la presión del gas, los campos magnéticos y la rotación causaron que la nebulosa en contracción se aplanara hasta convertirse en un disco protoplanetario giratorio con un diámetro de aproximadamente 200 AU [11] y formara una superficie caliente. , densa protoestrella (una estrella en la que la fusión del hidrógeno aún no ha comenzado) en el centro. [24] Dado que aproximadamente la mitad de todas las estrellas conocidas forman sistemas de estrellas múltiples y debido a que Júpiter está formado por los mismos elementos que el Sol (hidrógeno y helio), se ha sugerido que el Sistema Solar podría haber sido un sistema protoestelar en las primeras etapas de su formación. siendo Júpiter la segunda protoestrella fallida, pero Júpiter tiene muy poca masa para provocar la fusión en su núcleo y convertirse así en una estrella; de hecho, es más joven que el Sol y el planeta más antiguo del Sistema Solar. [25] [26]
En este punto de la evolución del Sol , se cree que el Sol era una estrella T Tauri . [27] Los estudios de las estrellas T Tauri muestran que a menudo van acompañadas de discos de materia preplanetaria con masas de 0,001 a 0,1 M ☉ . [28] Estos discos se extienden a varios cientos de UA ( el Telescopio Espacial Hubble ha observado discos protoplanetarios de hasta 1000 AU de diámetro en regiones de formación estelar como la Nebulosa de Orión [29]) y son bastante fríos, alcanzando una temperatura superficial de sólo alrededor de 1000 K (730 °C; 1340 °F) en su punto más caliente. [30] En 50 millones de años, la temperatura y la presión en el núcleo del Sol llegaron a ser tan grandes que su hidrógeno comenzó a fusionarse, creando una fuente interna de energía que contrarrestó la contracción gravitacional hasta que se logró el equilibrio hidrostático . [31] Esto marcó la entrada del Sol en la fase principal de su vida, conocida como secuencia principal . Las estrellas de la secuencia principal obtienen energía de la fusión de hidrógeno en helio en sus núcleos. El Sol sigue siendo hoy una estrella de la secuencia principal. [32]
A medida que el Sistema Solar primitivo continuó evolucionando, eventualmente se alejó de sus hermanos en la guardería estelar y continuó orbitando el centro de la Vía Láctea por sí solo. El Sol probablemente se desvió de su distancia orbital original desde el centro de la galaxia. La historia química del Sol sugiere que pudo haberse formado hasta 3 kpc más cerca del núcleo de la galaxia. [33]
Como la mayoría de las estrellas, el Sol probablemente no se formó de forma aislada sino como parte de un cúmulo de estrellas jóvenes . [34] Hay varios indicios que insinúan que el entorno del cúmulo tuvo alguna influencia en el joven sistema solar que aún se está formando. Por ejemplo, la disminución de la masa más allá de Neptuno y la órbita extremadamente excéntrica de Sedna se han interpretado como una señal de que el sistema solar ha sido influenciado por su entorno de nacimiento. Todavía se debate si la presencia de los isótopos hierro-60 y aluminio-26 puede interpretarse como un signo de un cúmulo de nacimiento que contiene estrellas masivas. Si el Sol fuera parte de un cúmulo de estrellas, podría haber sido influenciado por sobrevuelos cercanos de otras estrellas, la fuerte radiación de estrellas masivas cercanas y las eyecciones de supernovas que se producen en las cercanías.
Se cree que los distintos planetas se formaron a partir de la nebulosa solar, la nube de gas y polvo en forma de disco que quedó de la formación del Sol. [35] El método actualmente aceptado por el cual se formaron los planetas es la acreción , en la que los planetas comenzaron como granos de polvo en órbita alrededor de la protoestrella central. A través del contacto directo y la autoorganización , estos granos formaron grupos de hasta 200 m (660 pies) de diámetro, que a su vez colisionaron para formar cuerpos más grandes ( planetesimales ) de ~10 km (6,2 millas) de tamaño. Estos aumentaron gradualmente a través de nuevas colisiones, creciendo a un ritmo de centímetros por año durante los siguientes millones de años. [36]
El Sistema Solar interior , la región del Sistema Solar dentro de 4 UA, era demasiado cálida para que se condensaran moléculas volátiles como el agua y el metano, por lo que los planetesimales que se formaron allí solo podían formarse a partir de compuestos con altos puntos de fusión, como los metales (como el hierro) . , níquel y aluminio ) y silicatos rocosos . Estos cuerpos rocosos se convertirían en los planetas terrestres ( Mercurio , Venus , Tierra y Marte ). Estos compuestos son bastante raros en el Universo y representan sólo el 0,6% de la masa de la nebulosa, por lo que los planetas terrestres no podrían crecer mucho. [11] Los embriones terrestres crecieron hasta aproximadamente 0,05 masas terrestres ( ME ) y dejaron de acumular materia unos 100.000 años después de la formación del Sol ; Las colisiones y fusiones posteriores entre estos cuerpos del tamaño de planetas permitieron que los planetas terrestres crecieran hasta sus tamaños actuales. [37]
Cuando los planetas terrestres se estaban formando, permanecían inmersos en un disco de gas y polvo. La presión sostenía parcialmente el gas y, por lo tanto, no orbitaba alrededor del Sol tan rápidamente como los planetas. La resistencia resultante y, lo que es más importante, las interacciones gravitacionales con el material circundante provocaron una transferencia de momento angular y, como resultado, los planetas migraron gradualmente a nuevas órbitas. Los modelos muestran que las variaciones de densidad y temperatura en el disco gobernaban esta tasa de migración, [38] [39] pero la tendencia neta era que los planetas interiores migraran hacia adentro a medida que el disco se disipaba, dejando a los planetas en sus órbitas actuales. [40]
Los planetas gigantes ( Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno ) se formaron más lejos, más allá de la línea de escarcha , que es el punto entre las órbitas de Marte y Júpiter donde el material está lo suficientemente frío como para que los compuestos helados volátiles permanezcan sólidos. Los hielos que formaron los planetas jovianos eran más abundantes que los metales y silicatos que formaron los planetas terrestres, lo que permitió que los planetas gigantes crecieran lo suficiente como para capturar hidrógeno y helio, los elementos más ligeros y abundantes . [11] Los planetesimales más allá de la línea de escarcha acumularon hasta 4 M E en aproximadamente 3 millones de años. [37] Hoy en día, los cuatro planetas gigantes representan poco menos del 99% de toda la masa que orbita alrededor del Sol. [b] Los teóricos creen que no es casualidad que Júpiter se encuentre justo más allá de la línea de congelación. Debido a que la línea de escarcha acumuló grandes cantidades de agua a través de la evaporación del material helado que caía, creó una región de menor presión que aumentó la velocidad de las partículas de polvo en órbita y detuvo su movimiento hacia el Sol. De hecho, la línea de escarcha actuó como una barrera que provocó que el material se acumulara rápidamente a ~5 AU del Sol. Este exceso de material se fusionó en un gran embrión (o núcleo) del orden de 10 ME , que comenzó a acumular una envoltura mediante la acumulación de gas del disco circundante a un ritmo cada vez mayor . [41] [42] Una vez que la masa de la envoltura se volvió aproximadamente igual a la masa del núcleo sólido, el crecimiento avanzó muy rápidamente, alcanzando alrededor de 150 masas terrestres ~10 5 años después y finalmente alcanzando un máximo de 318 ME . [43] Saturno puede deber su masa sustancialmente menor simplemente a que se formó unos pocos millones de años después de Júpiter, cuando había menos gas disponible para consumir. [37] [44]
Las estrellas T Tauri como el joven Sol tienen vientos estelares mucho más fuertes que las estrellas más estables y más viejas. Se cree que Urano y Neptuno se formaron después de Júpiter y Saturno, cuando el fuerte viento solar se llevó gran parte del material del disco. Como resultado, esos planetas acumularon poco hidrógeno y helio: no más de 1 M E cada uno. A veces se hace referencia a Urano y Neptuno como núcleos fallidos. [45] El principal problema con las teorías de formación de estos planetas es la escala de tiempo de su formación. En las ubicaciones actuales, se habrían necesitado millones de años para que sus núcleos se acumularan. [44] Esto significa que Urano y Neptuno pueden haberse formado más cerca del Sol, cerca o incluso entre Júpiter y Saturno, y luego migrar o ser expulsados hacia afuera (ver Migración planetaria a continuación). [45] [46] El movimiento en la era planetesimal no fue todo hacia el Sol; El retorno de muestra de Stardust del cometa Wild 2 ha sugerido que los materiales de la formación temprana del Sistema Solar migraron desde el Sistema Solar interior más cálido a la región del cinturón de Kuiper. [47]
Después de entre tres y diez millones de años, [37] el viento solar del joven Sol habría eliminado todo el gas y el polvo del disco protoplanetario, expulsándolo hacia el espacio interestelar, poniendo así fin al crecimiento de los planetas. [48] [49]
Originalmente se pensó que los planetas se habían formado en o cerca de sus órbitas actuales. Esto ha sido cuestionado durante los últimos 20 años. Actualmente, muchos científicos planetarios piensan que el Sistema Solar podría haber tenido un aspecto muy diferente después de su formación inicial: varios objetos al menos tan masivos como Mercurio pueden haber estado presentes en el Sistema Solar interior, el Sistema Solar exterior puede haber sido mucho más compacto que él. es ahora, y es posible que el cinturón de Kuiper haya estado mucho más cerca del Sol. [50]
Al final de la época de formación planetaria, el Sistema Solar interior estaba poblado por entre 50 y 100 protoplanetas del tamaño de la Luna a Marte . [51] [52] Un mayor crecimiento fue posible sólo porque estos cuerpos colisionaron y se fusionaron, lo que tomó menos de 100 millones de años. Estos objetos habrían interactuado gravitacionalmente entre sí, tirando de las órbitas de cada uno hasta colisionar, haciéndose más grandes hasta que los cuatro planetas terrestres que conocemos hoy tomaron forma. [37] Se cree que una de esas colisiones gigantes formó la Luna (ver Lunas a continuación), mientras que otra eliminó la envoltura exterior del joven Mercurio . [53]
Un problema no resuelto con este modelo es que no puede explicar cómo las órbitas iniciales de los planetas prototerrestres, que habrían tenido que ser muy excéntricas para colisionar, produjeron las órbitas notablemente estables y casi circulares que tienen hoy. [51] Una hipótesis para este "vertimiento de excentricidad" es que los terrestres se formaron en un disco de gas aún no expulsado por el Sol. La " resistencia gravitacional " de este gas residual habría acabado reduciendo la energía de los planetas, suavizando sus órbitas. [52] Sin embargo, dicho gas, si existiera, habría evitado que las órbitas de los planetas terrestres se volvieran tan excéntricas en primer lugar. [37] Otra hipótesis es que la resistencia gravitacional no se produjo entre los planetas y el gas residual, sino entre los planetas y los cuerpos pequeños restantes. A medida que los cuerpos grandes se movían entre la multitud de objetos más pequeños, los objetos más pequeños, atraídos por la gravedad de los planetas más grandes, formaron una región de mayor densidad, una "estela gravitacional", en el camino de los objetos más grandes. Mientras lo hacían, el aumento de la gravedad de la estela desaceleró los objetos más grandes y los llevó a órbitas más regulares. [54]
El borde exterior de la región terrestre, entre 2 y 4 UA del Sol, se denomina cinturón de asteroides . Inicialmente, el cinturón de asteroides contenía materia más que suficiente para formar 2 o 3 planetas similares a la Tierra y, de hecho, allí se formó una gran cantidad de planetesimales . Al igual que con los terrestres, los planetesimales de esta región se fusionaron posteriormente y formaron entre 20 y 30 embriones planetarios del tamaño de la Luna a Marte ; [55] sin embargo, la proximidad de Júpiter significó que después de que este planeta se formara, 3 millones de años después del Sol, la historia de la región cambió dramáticamente. [51] Las resonancias orbitales con Júpiter y Saturno son particularmente fuertes en el cinturón de asteroides, y las interacciones gravitacionales con embriones más masivos dispersaron muchos planetesimales en esas resonancias. La gravedad de Júpiter aumentó la velocidad de los objetos dentro de estas resonancias, provocando que se rompieran al chocar con otros cuerpos, en lugar de acumularse. [56]
A medida que Júpiter migró hacia adentro después de su formación (ver Migración planetaria a continuación), las resonancias habrían recorrido el cinturón de asteroides, excitando dinámicamente a la población de la región y aumentando sus velocidades entre sí. [57] La acción acumulativa de las resonancias y los embriones dispersó a los planetesimales lejos del cinturón de asteroides o excitó sus inclinaciones y excentricidades orbitales . [55] [58] Algunos de esos embriones masivos también fueron expulsados por Júpiter, mientras que otros pueden haber migrado al Sistema Solar interior y desempeñaron un papel en la acreción final de los planetas terrestres. [55] [59] [60] Durante este período de agotamiento primario, los efectos de los planetas gigantes y los embriones planetarios dejaron el cinturón de asteroides con una masa total equivalente a menos del 1% de la de la Tierra, compuesto principalmente por pequeños planetesimales. [58] Esto sigue siendo entre 10 y 20 veces más que la masa actual en el cinturón principal, que ahora es de aproximadamente 0,0005 ME . [61] Se cree que se produjo un período de agotamiento secundario que llevó al cinturón de asteroides cerca de su masa actual cuando Júpiter y Saturno entraron en una resonancia orbital temporal de 2:1 (ver más abajo).
El período de impactos gigantes del Sistema Solar interior probablemente jugó un papel en la adquisición de la Tierra de su contenido de agua actual (~6 × 1021 kg) del cinturón de asteroides temprano. El agua es demasiado volátil para haber estado presente en la formación de la Tierra y debe haber sido liberada posteriormente desde partes exteriores y más frías del Sistema Solar. [62] El agua probablemente fue entregada por embriones planetarios y pequeños planetesimales arrojados fuera del cinturón de asteroides por Júpiter. [59] También se ha sugerido como posible fuente de agua de la Tierrauna población de cometas del cinturón principal descubierta en 2006. [62] [63] Por el contrario, los cometas del cinturón de Kuiper o de regiones más lejanas no entregaron más de aproximadamente el 6% del agua de la Tierra. [2] [64] La hipótesis de la panspermia sostiene que la vida misma puede haber sido depositada en la Tierra de esta manera, aunque esta idea no es ampliamente aceptada. [sesenta y cinco]
Según la hipótesis nebular, los dos planetas exteriores pueden estar en el "lugar equivocado". Urano y Neptuno (conocidos como los " gigantes de hielo ") existen en una región donde la reducida densidad de la nebulosa solar y los tiempos orbitales más largos hacen que su formación allí sea altamente improbable. [66] En cambio, se cree que los dos se formaron en órbitas cercanas a Júpiter y Saturno (conocidos como los " gigantes gaseosos "), donde había más material disponible, y que migraron hacia sus posiciones actuales durante cientos de millones de años. [45]
La migración de los planetas exteriores también es necesaria para explicar la existencia y las propiedades de las regiones más exteriores del Sistema Solar. [46] Más allá de Neptuno , el Sistema Solar continúa hacia el cinturón de Kuiper , el disco disperso y la nube de Oort , tres poblaciones dispersas de pequeños cuerpos helados que se cree que son los puntos de origen de la mayoría de los cometas observados . A su distancia del Sol, la acreción fue demasiado lenta para permitir que se formaran planetas antes de que la nebulosa solar se dispersara y, por lo tanto, el disco inicial carecía de suficiente densidad de masa para consolidarse en un planeta. [66] El cinturón de Kuiper se encuentra entre 30 y 55 AU del Sol, mientras que el disco disperso más lejano se extiende a más de 100 AU, [46] y la distante nube de Oort comienza a aproximadamente 50.000 AU. [67] Sin embargo, originalmente, el cinturón de Kuiper era mucho más denso y más cercano al Sol, con un borde exterior a aproximadamente 30 AU. Su borde interior habría estado justo más allá de las órbitas de Urano y Neptuno, que a su vez estaban mucho más cerca del Sol cuando se formaron (muy probablemente en el rango de 15 a 20 UA), y en el 50% de las simulaciones terminaron en direcciones opuestas. ubicaciones, con Urano más lejos del Sol que Neptuno. [68] [2] [46]
Según el modelo de Niza , tras la formación del Sistema Solar, las órbitas de todos los planetas gigantes continuaron cambiando lentamente, influenciadas por su interacción con la gran cantidad de planetesimales restantes. Después de 500 a 600 millones de años (hace unos 4 mil millones de años), Júpiter y Saturno cayeron en una resonancia 2:1: Saturno orbitó alrededor del Sol una vez por cada dos órbitas de Júpiter. [46] Esta resonancia creó un empuje gravitacional contra los planetas exteriores, posiblemente causando que Neptuno pasara más allá de Urano y se estrellara contra el antiguo cinturón de Kuiper. [68] Los planetas dispersaron la mayoría de los pequeños cuerpos helados hacia el interior, mientras ellos mismos se movían hacia el exterior. Estos planetesimales luego se dispersaron del siguiente planeta que encontraron de manera similar, moviendo las órbitas de los planetas hacia afuera mientras ellos se movían hacia adentro. [46] Este proceso continuó hasta que los planetesimales interactuaron con Júpiter, cuya inmensa gravedad los envió a órbitas altamente elípticas o incluso los expulsó directamente del Sistema Solar. Esto hizo que Júpiter se moviera ligeramente hacia adentro. [c] Esos objetos esparcidos por Júpiter en órbitas altamente elípticas formaron la nube de Oort; [46] esos objetos dispersados en menor grado por la migración de Neptuno formaron el actual cinturón de Kuiper y el disco disperso. [46] Este escenario explica la baja masa actual del cinturón de Kuiper y del disco disperso. Algunos de los objetos dispersos, incluido Plutón , quedaron ligados gravitacionalmente a la órbita de Neptuno, obligándolos a entrar en resonancias de movimiento medio . [69] Finalmente, la fricción dentro del disco planetesimal hizo que las órbitas de Urano y Neptuno volvieran a ser casi circulares. [46] [70]
A diferencia de los planetas exteriores, no se cree que los planetas interiores hayan migrado significativamente a lo largo de la era del Sistema Solar, porque sus órbitas se han mantenido estables después del período de impactos gigantes. [37]
Otra pregunta es por qué Marte resultó tan pequeño en comparación con la Tierra. Un estudio realizado por el Southwest Research Institute, San Antonio, Texas, publicado el 6 de junio de 2011 (llamado hipótesis de Grand tack ), propone que Júpiter había migrado hacia el interior a 1,5 AU. Después de que Saturno se formó, migró hacia adentro y estableció la resonancia de movimiento medio 2:3 con Júpiter, el estudio supone que ambos planetas regresaron a sus posiciones actuales. De este modo, Júpiter habría consumido gran parte del material que habría creado un Marte más grande. Las mismas simulaciones también reproducen las características del cinturón de asteroides moderno, con asteroides secos y objetos ricos en agua similares a los cometas. [71] [72] Sin embargo, no está claro si las condiciones en la nebulosa solar habrían permitido a Júpiter y Saturno regresar a sus posiciones actuales y, según las estimaciones actuales, esta posibilidad parece poco probable. [73] Además, existen explicaciones alternativas para la pequeña masa de Marte. [74] [75] [76]
La perturbación gravitacional provocada por la migración de los planetas exteriores habría enviado un gran número de asteroides al Sistema Solar interior, agotando gravemente el cinturón original hasta alcanzar la masa extremadamente baja actual. [58] Este evento puede haber desencadenado el Bombardeo Intenso Tardío que, según la hipótesis, ocurrió hace aproximadamente 4 mil millones de años, 500 a 600 millones de años después de la formación del Sistema Solar. [2] [77] Sin embargo, una reevaluación reciente de las limitaciones cosmoquímicas indica que probablemente no hubo un pico tardío ("cataclismo terminal") en la tasa de bombardeo. [78]
Si ocurrió, este período de intenso bombardeo duró varios cientos de millones de años y es evidente en los cráteres aún visibles en cuerpos geológicamente muertos del Sistema Solar interior, como la Luna y Mercurio. [2] [79] La evidencia más antigua conocida de vida en la Tierra data de hace 3.800 millones de años, casi inmediatamente después del final del Bombardeo Intenso Tardío. [80]
Se cree que los impactos son una parte regular (aunque actualmente poco frecuente) de la evolución del Sistema Solar. Que continúan ocurriendo lo demuestran la colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 con Júpiter en 1994, el impacto de Júpiter de 2009 , el evento de Tunguska , el meteoro de Chelyabinsk y el impacto que creó el cráter del meteorito en Arizona . Por lo tanto, el proceso de acreción no está completo y aún puede representar una amenaza para la vida en la Tierra. [81] [82]
En el transcurso de la evolución del Sistema Solar, los cometas fueron expulsados del Sistema Solar interior por la gravedad de los planetas gigantes y enviaron miles de UA hacia afuera para formar la nube de Oort , un enjambre exterior esférico de núcleos cometarios en la extensión más lejana del Sistema Solar. La atracción gravitacional del Sol. Finalmente, después de unos 800 millones de años, la perturbación gravitacional causada por las mareas galácticas , el paso de estrellas y las nubes moleculares gigantes comenzó a agotar la nube, enviando cometas al interior del Sistema Solar. [83] La evolución del Sistema Solar exterior también parece haber sido influenciada por la erosión espacial causada por el viento solar, los micrometeoritos y los componentes neutros del medio interestelar . [84]
La evolución del cinturón de asteroides después del intenso bombardeo tardío estuvo regida principalmente por colisiones. [85] Los objetos con gran masa tienen suficiente gravedad para retener cualquier material expulsado por una colisión violenta. En el cinturón de asteroides esto no suele ser el caso. Como resultado, muchos objetos más grandes se han desintegrado y, a veces, se han forjado objetos más nuevos a partir de los restos en colisiones menos violentas. [85] Actualmente, las lunas alrededor de algunos asteroides sólo pueden explicarse como consolidaciones de material arrojado lejos del objeto principal sin suficiente energía para escapar por completo de su gravedad. [86]
Han llegado a existir lunas alrededor de la mayoría de los planetas y muchos otros cuerpos del Sistema Solar. Estos satélites naturales se originaron por uno de tres mecanismos posibles:
Júpiter y Saturno tienen varias lunas grandes, como Io , Europa , Ganímedes y Titán , que pueden haberse originado a partir de discos alrededor de cada planeta gigante de manera muy similar a como los planetas se formaron a partir del disco alrededor del Sol. [87] [88] [89] Este origen está indicado por los grandes tamaños de las lunas y su proximidad al planeta. Estos atributos son imposibles de lograr mediante captura, mientras que la naturaleza gaseosa de las primarias también hace que la formación a partir de escombros de colisión sea poco probable. Las lunas exteriores de los planetas gigantes tienden a ser pequeñas y tienen órbitas excéntricas con inclinaciones arbitrarias. Estas son las características que se esperan de los cuerpos capturados. [90] [91] La mayoría de estas lunas orbitan en la dirección opuesta a la rotación de su primaria. La luna irregular más grande es Tritón, la luna de Neptuno , que se cree que es un objeto capturado del cinturón de Kuiper . [82]
Se han creado lunas de cuerpos sólidos del Sistema Solar mediante colisiones y capturas. Se cree que las dos pequeñas lunas de Marte , Deimos y Fobos , son asteroides capturados . [92] Se cree que la Luna de la Tierra se formó como resultado de una única y gran colisión frontal . [93] [94] El objeto que impactó probablemente tenía una masa comparable a la de Marte, y el impacto probablemente ocurrió cerca del final del período de impactos gigantes. La colisión puso en órbita parte del manto del impactador, que luego se fusionó en la Luna. [93] El impacto fue probablemente el último de una serie de fusiones que formaron la Tierra. Se ha planteado además la hipótesis de que el objeto del tamaño de Marte puede haberse formado en uno de los puntos estables de Lagrangian Tierra-Sol (ya sea L 4 o L 5 ) y haberse desviado de su posición. [95] Las lunas de los objetos transneptunianos Plutón ( Caronte ) y Orcus ( Vanth ) también pueden haberse formado mediante una gran colisión: los sistemas Plutón-Caronte, Orcus-Vanth y Tierra-Luna son inusuales en el Sistema Solar en que la masa del satélite es al menos el 1% de la del cuerpo más grande. [96] [97]
Los astrónomos estiman que el estado actual del Sistema Solar no cambiará drásticamente hasta que el Sol haya fusionado casi todo el combustible de hidrógeno de su núcleo en helio, comenzando su evolución desde la secuencia principal del diagrama de Hertzsprung-Russell hasta su fase de gigante roja. . El Sistema Solar seguirá evolucionando hasta entonces. Con el tiempo, es probable que el Sol se expanda lo suficiente como para abrumar a los planetas interiores (Mercurio, Venus y posiblemente la Tierra), pero no a los planetas exteriores, incluidos Júpiter y Saturno. Posteriormente, el Sol quedaría reducido al tamaño de una enana blanca , y los planetas exteriores y sus lunas continuarían orbitando este diminuto remanente solar. Este desarrollo futuro puede ser similar a la detección observada de MOA-2010-BLG-477L b , un exoplaneta del tamaño de Júpiter que orbita su estrella enana blanca anfitriona MOA-2010-BLG-477L . [98] [99] [100]
El Sistema Solar es caótico en escalas de tiempo de millones y miles de millones de años, [101] con las órbitas de los planetas abiertas a variaciones a largo plazo. Un ejemplo notable de este caos es el sistema Neptuno-Plutón, que se encuentra en una resonancia orbital de 3:2 . Aunque la resonancia misma permanecerá estable, resulta imposible predecir la posición de Plutón con algún grado de precisión dentro de 10 a 20 millones de años (el tiempo de Lyapunov ) en el futuro. [102] Otro ejemplo es la inclinación axial de la Tierra , que, debido a la fricción generada dentro del manto de la Tierra por las interacciones de las mareas con la Luna (ver más abajo), es incalculable desde algún punto entre 1,5 y 4,5 mil millones de años a partir de ahora. [103]
Las órbitas de los planetas exteriores son caóticas en escalas de tiempo más largas, con un tiempo de Lyapunov en el rango de 2 a 230 millones de años. [104] En todos los casos, esto significa que la posición de un planeta a lo largo de su órbita finalmente se vuelve imposible de predecir con certeza (así, por ejemplo, el momento del invierno y el verano se vuelve incierto). Aún así, en algunos casos, las órbitas mismas pueden cambiar dramáticamente. Tal caos se manifiesta con mayor fuerza como cambios en la excentricidad , con las órbitas de algunos planetas volviéndose significativamente más (o menos) elípticas . [105]
En última instancia, el Sistema Solar es estable en el sentido de que es probable que ninguno de los planetas colisione entre sí o sea expulsado del sistema en los próximos miles de millones de años. [104] Más allá de esto, dentro de unos cinco mil millones de años aproximadamente, la excentricidad de Marte puede crecer hasta alrededor de 0,2, de modo que se encuentre en una órbita que cruce la Tierra, lo que conducirá a una posible colisión. En la misma escala de tiempo, la excentricidad de Mercurio puede crecer aún más, y un encuentro cercano con Venus podría teóricamente expulsarlo del Sistema Solar por completo [101] o enviarlo en curso de colisión con Venus o la Tierra . [106] Esto podría suceder dentro de mil millones de años, según simulaciones numéricas en las que se perturba la órbita de Mercurio. [107]
La evolución de los sistemas lunares está impulsada por las fuerzas de marea . Una luna provocará una protuberancia de marea en el objeto que orbita (el primario) debido a la fuerza gravitacional diferencial a través del diámetro del primario. Si una luna gira en la misma dirección que la rotación del planeta y el planeta gira más rápido que el período orbital de la luna, el abultamiento será constantemente arrastrado por delante de la luna. En esta situación, el momento angular se transfiere de la rotación del primario a la revolución del satélite. La luna gana energía y gradualmente gira en espiral hacia afuera, mientras que la primaria gira más lentamente con el tiempo.
La Tierra y su Luna son un ejemplo de esta configuración. Hoy en día, la Luna está bloqueada por las mareas con respecto a la Tierra; una de sus revoluciones alrededor de la Tierra (actualmente unos 29 días) es igual a una de sus rotaciones alrededor de su eje, por lo que siempre muestra una cara hacia la Tierra. La Luna seguirá alejándose de la Tierra y el giro de la Tierra seguirá ralentizándose gradualmente. Otros ejemplos son las lunas galileanas de Júpiter (así como muchas de las lunas más pequeñas de Júpiter) [108] y la mayoría de las lunas más grandes de Saturno . [109]
Un escenario diferente ocurre cuando la luna gira alrededor de la primaria más rápido de lo que gira la primaria o gira en la dirección opuesta a la rotación del planeta. En estos casos, la protuberancia de marea va por detrás de la luna en su órbita. En el primer caso, la dirección de transferencia del momento angular se invierte, por lo que la rotación del primario se acelera mientras la órbita del satélite se reduce. En el último caso, el momento angular de la rotación y la revolución tienen signos opuestos, por lo que la transferencia conduce a disminuciones en la magnitud de cada uno (que se cancelan entre sí). [d] En ambos casos, la desaceleración de las mareas hace que la luna entre en espiral hacia la primaria hasta que es destrozada por las tensiones de las mareas, creando potencialmente un sistema de anillos planetarios , o choca contra la superficie o la atmósfera del planeta. Tal destino les espera a las lunas Fobos de Marte (dentro de 30 a 50 millones de años), [110] Tritón de Neptuno (dentro de 3.600 millones de años), [111] y al menos 16 pequeños satélites de Urano y Neptuno. La Desdémona de Urano podría incluso chocar con una de sus lunas vecinas. [112]
Una tercera posibilidad es que la primaria y la luna estén unidas entre sí por mareas. En ese caso, el abultamiento de marea permanece directamente debajo de la Luna, no hay transferencia de momento angular y el período orbital no cambiará. Plutón y Caronte son un ejemplo de este tipo de configuración. [113]
No hay consenso sobre el mecanismo de formación de los anillos de Saturno. Aunque los modelos teóricos indicaron que los anillos probablemente se formaron temprano en la historia del Sistema Solar, [114] los datos de la nave espacial Cassini-Huygens sugieren que se formaron relativamente tarde. [115]
A largo plazo, los mayores cambios en el Sistema Solar provendrán de cambios en el propio Sol a medida que envejece. A medida que el Sol quema su suministro de combustible de hidrógeno, se calienta y quema el combustible restante aún más rápido. Como resultado, el Sol se vuelve más brillante a un ritmo del diez por ciento cada 1.100 millones de años. [116] En unos 600 millones de años, el brillo del Sol habrá alterado el ciclo del carbono de la Tierra hasta el punto en que los árboles y los bosques (vida vegetal fotosintética C3) ya no podrán sobrevivir; y en unos 800 millones de años, el Sol habrá acabado con toda la vida compleja en la superficie de la Tierra y en los océanos. Dentro de 1.100 millones de años, la mayor producción de radiación del Sol hará que su zona habitable circunestelar se mueva hacia afuera, haciendo que la superficie de la Tierra esté demasiado caliente para que exista agua líquida allí de forma natural. En este punto, toda la vida quedará reducida a organismos unicelulares. [117] La evaporación del agua, un potente gas de efecto invernadero , de la superficie de los océanos podría acelerar el aumento de la temperatura, potencialmente acabando con toda la vida en la Tierra incluso antes. [118] Durante este tiempo, es posible que a medida que la temperatura de la superficie de Marte aumente gradualmente, el dióxido de carbono y el agua actualmente congelados bajo el regolito de la superficie se liberen a la atmósfera, creando un efecto invernadero que calentará el planeta hasta que alcance condiciones paralelas. a la Tierra hoy, proporcionando una futura morada potencial para la vida. [119] Dentro de 3.500 millones de años, las condiciones de la superficie de la Tierra serán similares a las de Venus en la actualidad. [116]
Dentro de unos 5.400 millones de años, el núcleo del Sol se calentará lo suficiente como para provocar la fusión del hidrógeno en su capa circundante. [117] Esto hará que las capas externas de la estrella se expandan enormemente, y la estrella entrará en una fase de su vida en la que se denomina gigante roja . [120] [121] Dentro de 7.500 millones de años, el Sol se habrá expandido a un radio de 1,2 AU (180 × 10 6 km; 110 × 10 6 millas), 256 veces su tamaño actual. En la punta de la rama de la gigante roja , como resultado del enorme aumento de la superficie, la superficie del Sol estará mucho más fría (alrededor de 2.600 K (2.330 °C; 4.220 °F)) que ahora, y su luminosidad mucho mayor. hasta 2.700 luminosidades solares actuales. Durante parte de su vida de gigante roja, el Sol tendrá un fuerte viento estelar que se llevará alrededor del 33% de su masa. [117] [122] [123] Durante estos tiempos, es posible que Titán , la luna de Saturno , pueda alcanzar las temperaturas superficiales necesarias para sustentar la vida. [124] [125]
A medida que el Sol se expanda, se tragará a los planetas Mercurio y Venus . [126] El destino de la Tierra es menos claro; Aunque el Sol envolverá la órbita actual de la Tierra, la pérdida de masa de la estrella (y por lo tanto una gravedad más débil) hará que las órbitas de los planetas se alejen más. [117] Si fuera solo por esto, Venus y la Tierra probablemente escaparían de la incineración, [122] pero un estudio de 2008 sugiere que la Tierra probablemente será tragada como resultado de las interacciones de las mareas con la envoltura exterior débilmente unida del Sol. [117]
Además, la zona habitable del Sol se desplazará hacia el Sistema Solar exterior y, finalmente, más allá del cinturón de Kuiper al final de la fase de gigante roja, lo que provocará el deshielo de cuerpos helados como Encelado y Plutón. Durante este tiempo, estos mundos podrían sustentar un ciclo hidrológico basado en el agua , pero como eran demasiado pequeños para albergar una atmósfera densa como la de la Tierra, experimentarían diferencias extremas de temperatura entre el día y la noche. Cuando el Sol abandone la rama de gigante roja y entre en la rama de gigante asintótica , la zona habitable se reducirá abruptamente a aproximadamente el espacio entre las órbitas actuales de Júpiter y Saturno, pero hacia el final de los 200 millones de años de duración de la gigante asintótica. fase, se expandirá hacia afuera aproximadamente a la misma distancia que antes. [127]
Gradualmente, el hidrógeno que se quema en la capa que rodea el núcleo solar aumentará la masa del núcleo hasta que alcance aproximadamente el 45% de la masa solar actual. En este punto, la densidad y la temperatura serán tan altas que comenzará la fusión del helio en carbono , lo que provocará un destello de helio ; el Sol se reducirá de aproximadamente 250 a 11 veces su radio actual (secuencia principal). En consecuencia, su luminosidad disminuirá de alrededor de 3000 a 54 veces su nivel actual, y su temperatura superficial aumentará a aproximadamente 4770 K (4500 °C; 8130 °F). El Sol se convertirá en un gigante horizontal , que quemará helio en su núcleo de forma estable, de forma muy parecida a como quema hidrógeno hoy. La etapa de fusión de helio durará sólo 100 millones de años. Al final, tendrá que volver a recurrir a las reservas de hidrógeno y helio de sus capas exteriores. Se expandirá una segunda vez, convirtiéndose en lo que se conoce como gigante asintótico . Aquí la luminosidad del Sol aumentará nuevamente, alcanzando unas 2.090 luminosidades actuales, y se enfriará a unos 3.500 K (3.230 °C; 5.840 °F). [117] Esta fase dura unos 30 millones de años, después de los cuales, en el transcurso de otros 100.000 años, las capas exteriores restantes del Sol se desprenderán, expulsando una vasta corriente de materia al espacio y formando un halo conocido (engañosamente) como nebulosa planetaria . El material expulsado contendrá el helio y el carbono producidos por las reacciones nucleares del Sol, continuando el enriquecimiento del medio interestelar con elementos pesados para las futuras generaciones de estrellas y planetas. [128]
Se trata de un evento relativamente pacífico, nada parecido a una supernova , que el Sol es demasiado pequeño para sufrir como parte de su evolución. Cualquier observador presente para presenciar este suceso vería un aumento masivo en la velocidad del viento solar, pero no lo suficiente como para destruir un planeta por completo. Sin embargo, la pérdida de masa de la estrella podría provocar el caos en las órbitas de los planetas supervivientes, provocando que algunos colisionen, otros sean expulsados del Sistema Solar y otros sean destrozados por interacciones de mareas. [129] Después, todo lo que quedará del Sol será una enana blanca , un objeto extraordinariamente denso, el 54% de su masa original pero sólo del tamaño de la Tierra. Inicialmente, esta enana blanca puede ser 100 veces más luminosa que el Sol ahora. Estará compuesto enteramente de carbono y oxígeno degenerados , pero nunca alcanzará temperaturas lo suficientemente altas como para fusionar estos elementos. Por lo tanto, el Sol enano blanco se enfriará gradualmente, volviéndose cada vez más tenue. [130]
A medida que el Sol muere, su atracción gravitacional sobre los cuerpos en órbita, como planetas, cometas y asteroides, se debilitará debido a su pérdida de masa. Las órbitas de todos los planetas restantes se expandirán; Si Venus, la Tierra y Marte todavía existen, sus órbitas se ubicarán aproximadamente en 1,4 AU (210 millones de km ; 130 millones de millas ), 1,9 AU (280 millones de km ; 180 millones de millas ) y 2,8 AU (420 millones de km ; 260 millones de millas). mi ), respectivamente. Ellos y los demás planetas restantes se convertirán en masas oscuras y gélidas, completamente desprovistas de vida. [122] Continuarán orbitando su estrella, su velocidad se reducirá debido a su mayor distancia del Sol y la reducción de la gravedad del Sol. Dos mil millones de años después, cuando el Sol se haya enfriado hasta el rango de 6.000 a 8.000 K (5.730 a 7.730 °C; 10.340 a 13.940 °F), el carbono y el oxígeno en el núcleo del Sol se congelarán, con más del 90% de su masa restante. asumiendo una estructura cristalina. [131] Finalmente, después de aproximadamente mil billones de años, el Sol finalmente dejará de brillar por completo y se convertirá en una enana negra . [132]
El Sistema Solar viaja en solitario a través de la Vía Láctea en una órbita circular a aproximadamente 30.000 años luz del Centro Galáctico . Su velocidad es de unos 220 km/s. El período necesario para que el Sistema Solar complete una revolución alrededor del Centro Galáctico, el año galáctico , está en el rango de 220 a 250 millones de años. Desde su formación, el Sistema Solar ha completado al menos 20 de esas revoluciones. [133]
Varios científicos han especulado que la trayectoria del Sistema Solar a través de la galaxia es un factor en la periodicidad de las extinciones masivas observadas en el registro fósil de la Tierra . Una hipótesis supone que las oscilaciones verticales producidas por el Sol mientras orbita el Centro Galáctico hacen que pase regularmente a través del plano galáctico. Cuando la órbita del Sol lo lleva fuera del disco galáctico, la influencia de la marea galáctica es más débil; Cuando vuelve a entrar en el disco galáctico, como ocurre cada 20 a 25 millones de años, queda bajo la influencia de las "mareas de disco", mucho más fuertes, que, según los modelos matemáticos, aumentan el flujo de cometas de la nube de Oort hacia el Sol. Sistema por un factor de 4, lo que lleva a un aumento masivo en la probabilidad de un impacto devastador. [134]
Sin embargo, otros sostienen que el Sol se encuentra actualmente cerca del plano galáctico y, sin embargo, el último gran evento de extinción fue hace 15 millones de años. Por lo tanto, la posición vertical del Sol no puede explicar por sí sola tales extinciones periódicas, sino que las extinciones ocurren cuando el Sol pasa a través de los brazos espirales de la galaxia . Los brazos espirales albergan no sólo un mayor número de nubes moleculares, cuya gravedad puede distorsionar la nube de Oort, sino también concentraciones más altas de gigantes azules brillantes , que viven durante períodos relativamente cortos y luego explotan violentamente como supernovas . [135]
Aunque la gran mayoría de las galaxias del Universo se están alejando de la Vía Láctea, la galaxia de Andrómeda, el miembro más grande del Grupo Local de galaxias, se dirige hacia ella a unos 120 km/s. [136] En 4 mil millones de años, Andrómeda y la Vía Láctea chocarán, causando que ambas se deformen a medida que las fuerzas de marea distorsionan sus brazos externos en vastas colas de marea . Si se produce esta perturbación inicial, los astrónomos calculan una probabilidad del 12% de que el Sistema Solar sea arrastrado hacia la cola de marea de la Vía Láctea y un 3% de probabilidad de que quede ligado gravitacionalmente a Andrómeda y, por tanto, parte de esa galaxia. [136] Después de una nueva serie de golpes indirectos, durante los cuales la probabilidad de eyección del Sistema Solar aumenta al 30%, [137] los agujeros negros supermasivos de las galaxias se fusionarán. Con el tiempo, en aproximadamente 6 mil millones de años, la Vía Láctea y Andrómeda completarán su fusión en una galaxia elíptica gigante . Durante la fusión, si hay suficiente gas, el aumento de la gravedad forzará al gas hacia el centro de la galaxia elíptica en formación. Esto puede conducir a un breve período de formación estelar intensiva llamado estallido estelar . [136] Además, el gas que cae alimentará el agujero negro recién formado, transformándolo en un núcleo galáctico activo . La fuerza de estas interacciones probablemente empujará al Sistema Solar hacia el halo exterior de la nueva galaxia, dejándolo relativamente ileso por la radiación de estas colisiones. [136] [137]
Es un error común pensar que esta colisión alterará las órbitas de los planetas del Sistema Solar. Si bien es cierto que la gravedad de las estrellas que pasan puede separar planetas en el espacio interestelar, las distancias entre las estrellas son tan grandes que la probabilidad de que la colisión entre la Vía Láctea y Andrómeda cause tal perturbación en cualquier sistema estelar individual es insignificante. Aunque el Sistema Solar en su conjunto podría verse afectado por estos eventos, no se espera que el Sol y los planetas sufran perturbaciones. [138]
Sin embargo, con el tiempo, la probabilidad acumulada de un encuentro casual con una estrella aumenta y la alteración de los planetas se vuelve casi inevitable. Suponiendo que los escenarios de Big Crunch o Big Rip para el fin del Universo no ocurran, los cálculos sugieren que la gravedad de las estrellas que pasan habrá despojado por completo al Sol muerto de sus planetas restantes en 1 cuatrillón (10 15 ) de años. Este punto marca el fin del Sistema Solar. Aunque el Sol y los planetas puedan sobrevivir, el Sistema Solar, en cualquier sentido significativo, dejará de existir. [3]
El marco temporal de la formación del Sistema Solar se ha determinado mediante datación radiométrica . Los científicos estiman que el Sistema Solar tiene 4.600 millones de años. Los granos minerales más antiguos conocidos en la Tierra tienen aproximadamente 4.400 millones de años. [139] Las rocas tan antiguas son raras, ya que la superficie de la Tierra está siendo remodelada constantemente por la erosión , el vulcanismo y la tectónica de placas . Para estimar la edad del Sistema Solar, los científicos utilizan meteoritos , que se formaron durante la condensación temprana de la nebulosa solar. Casi todos los meteoritos (ver el meteorito Canyon Diablo ) tienen una edad de 4.600 millones de años, lo que sugiere que el Sistema Solar debe tener al menos esa edad. [140]
Los estudios de discos alrededor de otras estrellas también han contribuido mucho a establecer un marco temporal para la formación del Sistema Solar. Las estrellas de entre uno y tres millones de años tienen discos ricos en gas, mientras que los discos alrededor de estrellas de más de 10 millones de años tienen poco o ningún gas, lo que sugiere que los planetas gigantes en su interior han dejado de formarse. [37]
Nota: Todas las fechas y horas de esta cronología son aproximadas y deben tomarse únicamente como un indicador de orden de magnitud .
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