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Definición geofísica de planeta

La Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS, por sus siglas en inglés) es el organismo reconocido internacionalmente encargado de promover el acuerdo sobre nomenclatura y clasificación en todas las disciplinas geocientíficas. Sin embargo, aún no han creado una definición formal del término " planeta ". [1] Como resultado, existen varias definiciones geofísicas en uso entre geofísicos profesionales, científicos planetarios y otros profesionales de las geociencias. Muchos profesionales optan por utilizar una de varias de estas definiciones geofísicas en lugar de la definición votada por la Unión Astronómica Internacional , la organización dominante para establecer la nomenclatura planetaria. [2]

Definiciones

Algunos geocientíficos se adhieren a la definición formal de planeta que fue propuesta por la Unión Astronómica Internacional (UAI) en agosto de 2006. [3] Según la definición de planeta de la UAI , un planeta es un cuerpo astronómico que orbita alrededor del Sol que es lo suficientemente masivo como para ser redondeado por su propia gravedad , y ha despejado el vecindario alrededor de su órbita . [4]

Otra definición geofísica ampliamente aceptada de planeta incluye la propuesta por los científicos planetarios Alan Stern y Harold Levison en 2002. Ambos propusieron las siguientes reglas para determinar si un objeto en el espacio satisface la definición de cuerpo planetario. [5]

Un cuerpo planetario se define como cualquier cuerpo en el espacio que satisface los siguientes criterios de límites superior e inferior comprobables en su masa: Si está aislado de perturbaciones externas (por ejemplo, dinámicas y térmicas), el cuerpo debe:

  1. Tener una masa lo suficientemente baja como para que en ningún momento (pasado o presente) pueda generar energía en su interior debido a ninguna reacción en cadena de fusión nuclear autosostenida (de lo contrario sería una enana marrón o una estrella ). Y además,
  2. Ser lo suficientemente grande como para que su forma sea determinada principalmente por la gravedad en lugar de la fuerza mecánica u otros factores (por ejemplo, tensión superficial, velocidad de rotación) en menos de un tiempo de Hubble (aproximadamente la edad actual del universo), de modo que el cuerpo en esta escala de tiempo o más corta alcanzaría un estado de equilibrio hidrostático en su interior.

Explican su razonamiento señalando que esta definición delinea con mayor claridad las etapas evolutivas y las características primarias de los planetas. En concreto, afirman que el sello distintivo de la condición de planeta es "el comportamiento colectivo de la masa del cuerpo para superar la fuerza mecánica y fluir hacia un elipsoide de equilibrio cuya forma está dominada por su propia gravedad" y que la definición permite "un período temprano durante el cual la gravedad puede no haberse manifestado aún plenamente como la fuerza dominante".

Subclasificaron los cuerpos planetarios como,

Además, existen categorías dinámicas importantes:

En 2018, una versión resumida de la definición anterior definió a todos los cuerpos planetarios como planetas. Fue redactada para un público más general y se pensó como una alternativa a la definición de planeta de la UAI . Señaló que los científicos planetarios encuentran que una definición diferente de "planeta" es más útil para su campo, al igual que diferentes campos definen "metal" de manera diferente. Para ellos, un planeta es: [6]

un cuerpo de masa subestelar que nunca ha experimentado fusión nuclear y tiene suficiente gravitación para ser redondo debido al equilibrio hidrostático, independientemente de sus parámetros orbitales.

Se pueden encontrar algunas variaciones en la forma en que los científicos planetarios clasifican los objetos límite, como los asteroides Pallas y Vesta . Estos dos son probablemente protoplanetas supervivientes y son más grandes que algunos objetos claramente elipsoidales, pero actualmente no son muy redondos (aunque Vesta probablemente lo fue en el pasado). Algunas definiciones los incluyen, [7] mientras que otras no. [8]

Otros nombres para los planetas geofísicos

En 2009, Jean-Luc Margot (que propuso un criterio matemático para despejar el vecindario) y Levison sugirieron que la "redondez" debería referirse a los cuerpos cuyas fuerzas gravitacionales exceden su resistencia material, y que los cuerpos redondos podrían llamarse "mundos". Observaron que tal clasificación geofísica era sólida y no estaba necesariamente en conflicto con la concepción dinámica de un planeta: para ellos, "planeta" se define dinámicamente y es un subconjunto de "mundo" (que también incluye planetas enanos, lunas redondas y flotadores libres). Sin embargo, señalaron que una taxonomía basada en la redondez es altamente problemática porque la redondez es muy raramente observable directamente, es un continuo y su aproximación en función del tamaño o la masa conduce a inconsistencias porque la resistencia material planetaria depende de la temperatura, la composición y las proporciones de mezcla. Por ejemplo, el helado Mimas es redondo con un diámetro de 396 kilómetros (246 millas), pero el rocoso Vesta no lo es con un diámetro de 525 kilómetros (326 millas). [9] Así, afirmaron que se podía tolerar cierta incertidumbre a la hora de clasificar un objeto como mundo, mientras que su clasificación dinámica podía determinarse simplemente a partir de la masa y el período orbital. [9]

Planetas geofísicos en el Sistema Solar

Según las definiciones geofísicas de planeta, hay más planetas satélites y enanos en el Sistema Solar que planetas clásicos.

El número de planetas geofísicos en el Sistema Solar no puede enumerarse objetivamente, ya que depende de la definición precisa, así como del conocimiento detallado de una serie de cuerpos mal observados, y hay algunos casos límite. En el momento de la definición de la UAI en 2006, se pensaba que el límite en el que los cuerpos astronómicos helados probablemente estaban en equilibrio hidrostático era alrededor de 400 kilómetros (250 millas) de diámetro, lo que sugiere que había una gran cantidad de planetas enanos en el cinturón de Kuiper y el disco disperso . [10] Sin embargo, en 2010 se sabía que las lunas heladas de hasta 1.500 kilómetros (930 millas) de diámetro (por ejemplo, Jápeto ) no están en equilibrio. Jápeto es redondo, pero es demasiado achatado para su giro actual: tiene una forma de equilibrio para un período de rotación de 16 horas, no su giro real de 79 días. [11] Esto podría deberse a que la forma de Jápeto se congeló por la formación de una corteza gruesa poco después de su formación, mientras que su rotación continuó disminuyendo después debido a la disipación de las mareas , hasta que quedó bloqueada por las mareas . [12] La mayoría de las definiciones geofísicas enumeran dichos cuerpos de todos modos. [5] [6] [7] (De hecho, este ya es el caso con la definición de la UAI; ahora se sabe que Mercurio no está en equilibrio hidrostático, pero se considera universalmente un planeta de todos modos). [13]

En 2019, Grundy et al. argumentaron que los objetos transneptunianos de hasta 900 a 1000 kilómetros (560 a 620 mi) de diámetro (por ejemplo, (55637) 2002 UX 25 y Gǃkúnǁʼhòmdímà ) nunca han comprimido su porosidad interna, [14] [15] y, por lo tanto, no son cuerpos planetarios. En 2023, Emery et al. argumentaron a favor de un umbral similar para la evolución química en la región transneptuniana. [16] Un umbral tan alto sugiere que, como máximo, nueve objetos transneptunianos conocidos podrían ser planetas geofísicos: Plutón, Eris , Haumea , Makemake , Gonggong , Caronte , Quaoar , Orcus y Sedna superan el umbral de los 900 kilómetros (560 mi). [16] [17]

Los cuerpos que generalmente se aceptan como planetas geofísicos incluyen los ocho planetas principales:

  1. ☿ Mercurio
  2. ♀ Venus
  3. 🜨 Tierra
  4. ♂ Marte
  5. ♃ Júpiter
  6. ♄ Saturn
  7. ⛢ Urano
  8. ♆ Neptuno

Nueve planetas enanos que los geofísicos generalmente coinciden en que son planetas: [17] [18]

  1. Ceres
  2. Orco
  3. Plutón
  4. Haumea
  5. Quaoar
  6. Hacerhacer
  7. Gonggong
  8. Eris
  9. Sedna

y diecinueve lunas de masa planetaria :

A veces se incluyen otros objetos en los límites, como los asteroides Pallas, Vesta e Hygiea (más grandes que Mimas, pero Pallas y Vesta no son notablemente redondos); la segunda luna más grande de Neptuno, Proteo (más grande que Mimas, pero todavía no es redonda); o algunos otros objetos transneptunianos que podrían o no ser planetas enanos. [7]

Un examen de imágenes de naves espaciales sugiere que el umbral en el que un objeto es lo suficientemente grande como para ser redondeado por su propia gravedad (ya sea debido a fuerzas puramente gravitacionales, como en el caso de Plutón y Titán , o aumentadas por el calentamiento de las mareas, como en el caso de Ío y Europa ) es aproximadamente el umbral de actividad geológica. [19] Sin embargo, hay excepciones como Calisto y Mimas , que tienen formas de equilibrio (históricas en el caso de Mimas) pero no muestran signos de actividad geológica endógena pasada o presente, [20] [21] y Encélado , que es geológicamente activo debido al calentamiento de las mareas pero aparentemente no está actualmente en equilibrio. [11]

Comparación con la definición de planeta de la UAI

Algunas definiciones geofísicas son las mismas que la definición de la IAU, mientras que otras definiciones geofísicas tienden a ser más o menos equivalentes a la segunda cláusula de la definición de planeta de la IAU.

La definición de Stern de 2018, pero no la de 2002, excluye la primera cláusula de la definición de la UAI (que un planeta esté en órbita alrededor de una estrella) y la tercera cláusula (que un planeta haya despejado el vecindario alrededor de su órbita). Por lo tanto, cuenta como planetas a los planetas enanos y a las lunas de masa planetaria .

La UAI reconoce o nombra actualmente cinco cuerpos como planetas enanos: Ceres , Plutón (el planeta enano con el mayor radio conocido), [22] Eris (el planeta enano con la mayor masa conocida), [23] Haumea y Makemake , aunque no se ha demostrado que los tres últimos sean planetas enanos. [24] Los astrónomos normalmente incluyen estos cinco, así como cuatro más: Quaoar , Sedna , Orcus y Gonggong .

Reacción a la definición de la UAI

Muchos críticos de la decisión de la UAI se centraron específicamente en mantener a Plutón como planeta y no estaban interesados ​​en debatir o discutir cómo debería definirse el término "planeta" en geociencia. [25] [26] Una petición temprana que rechazaba la definición de la UAI atrajo más de 300 firmas, aunque no todos estos críticos apoyaron una definición alternativa. [27] [28] [29]

Otros críticos cuestionaron la definición en sí y desearon crear definiciones alternativas que pudieran usarse en diferentes disciplinas.

La definición geofísica de planeta propuesta por Stern y Levinson es una alternativa a la definición de la UAI de lo que es y no es un planeta y pretende ser la definición geofísica, mientras que la definición de la UAI, según sostienen, está más dirigida a los astrónomos. No obstante, algunos geólogos están a favor de la definición de la UAI. [3] [30] [31] [6] Los defensores de la definición geofísica de Stern y Levinson han demostrado que los científicos planetarios han utilizado este tipo de concepciones de lo que es un planeta durante décadas, y que continuaron utilizándose después de que se estableciera la definición de la UAI, y que los asteroides se han considerado rutinariamente planetas "menores", aunque el uso varía considerablemente. [32] [33]

Aplicabilidad a exoplanetas

Se han utilizado definiciones geofísicas para definir los exoplanetas. La definición de la UAI de 2006 no aborda deliberadamente la complejidad de los exoplanetas, aunque en 2003 la UAI declaró que "la masa mínima requerida para que un objeto extrasolar sea considerado un planeta debería ser la misma que la utilizada en el Sistema Solar". [34] Si bien algunas definiciones geofísicas que difieren de la definición de la UAI se aplican, en teoría, a los exoplanetas y planetas rebeldes , [31] no se han utilizado en la práctica debido a la ignorancia de las propiedades geofísicas de la mayoría de los exoplanetas. Las definiciones geofísicas generalmente excluyen los objetos que alguna vez han experimentado fusión nuclear y, por lo tanto, pueden excluir los objetos de mayor masa incluidos en los catálogos de exoplanetas, así como los objetos de menor masa. La Enciclopedia de Planetas Extrasolares , el Explorador de Datos de Exoplanetas y el Archivo de Exoplanetas de la NASA incluyen objetos significativamente más masivos que el umbral teórico de masa de 13 Júpiter en el que se cree que se sustenta la fusión de deuterio, [35] por razones que incluyen: incertidumbres sobre cómo se aplicaría este límite a un cuerpo con un núcleo rocoso, incertidumbres en las masas de los exoplanetas y debate sobre si la fusión de deuterio o el mecanismo de formación es el criterio más apropiado para distinguir un planeta de una estrella. Estas incertidumbres se aplican igualmente a la concepción de planeta de la UAI. [36] [37] [38]

Tanto la definición de la UAI como las definiciones geofísicas que difieren de ella consideran la forma del objeto, teniendo en cuenta el equilibrio hidrostático . Determinar la redondez de un cuerpo requiere mediciones a través de múltiples cuerdas (e incluso eso no es suficiente para determinar si está realmente en equilibrio), pero las técnicas de detección de exoplanetas proporcionan solo la masa del planeta, la relación entre su área de sección transversal y la de la estrella anfitriona, o su brillo relativo. Un pequeño exoplaneta, Kepler-1520b , tiene una masa de menos de 0,02 veces la de la Tierra, y la analogía con los objetos dentro del Sistema Solar sugiere que esto puede no ser suficiente para que un cuerpo rocoso sea un planeta. Otro, WD 1145+017 b , tiene solo 0,0007 masas terrestres, mientras que SDSS J1228+1040 b puede tener un tamaño de solo 0,01 radios terrestres, muy por debajo del límite superior de equilibrio para los cuerpos helados en el Sistema Solar. (Ver Lista de exoplanetas más pequeños .)

Véase también

Lectura adicional

Referencias

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