química de la acreción planetaria

Tres armarios con piedras. En uno, granos metálicos y el mineral gris enstatita; en el segundo, los mismos granos pero con vetas oxidadas; en el tercero, arcillas estratificadas, hinchadas de agua. Los tres conjuntos se extrajeron de meteoritos caídos en la Tierra: las condritas.

En las frías profundidades del espacio flotan rocas más antiguas que la propia Tierra. Dentro de algunas de ellas se esconden diminutas esferas de vidrio: los cóndrulos. Se formaron cuando alrededor del joven Sol aún giraba un disco de gas y polvo. Los meteoritos carbonáceos Asuka 12236, Paris y Maribo han conservado estas esferas casi intactas.

Alrededor de estrellas jóvenes giran nubes planas de gas y polvo: los futuros sistemas planetarios. En algunos de ellos se abre un vacío: el polvo y el gas han sido barridos, como si alguien hubiera adelgazado el centro de un disco de vinilo. Estos discos con huecos se llaman discos de transición.

En el horno de la formación estelar el calor alcanza los 900 grados, como en un alto horno al rojo vivo. Es en ese infierno donde nacen los cristales cósmicos.

Setenta y dos discos protoplanetarios — capullos giratorios de gas y polvo, repletos de polvo cósmico y gas — quedaron bajo la mira del instrumento MIRI a bordo del JWST.

La estrella AB Aur es joven, tiene unos 4 millones de años. A su alrededor gira un denso disco de gas y polvo. Recientemente, un largo brazo de gas chocó contra él: una corriente de materia proveniente de la nube circundante.

Entre los abrasadores exoplanetas que giran peligrosamente cerca de sus estrellas, se esconde un secreto de nacimiento. Hace casi tres décadas, Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron el primer mundo de este tipo, y desde entonces los astrónomos se preguntan: ¿cómo es que un gigante gaseoso termina…

Cuando un planeta gigante crece, atrae gas hacia sí. Parte de ese gas gira a su alrededor formando un pequeño disco, llamado disco circumplanetario. Se cree que es en estos discos donde aparecen los satélites.

La joven Tierra era una esfera hirviente de roca líquida, mientras que Theia, que chocó contra ella, ya se había enfriado y solidificado. Es como arrojar un trozo de mantequilla fría en una olla de sopa: la sopa salpica, pero la mantequilla apenas. Así, el interior terrestre salió despedido al espacio, formando una nube de polvo cósmico y escombros.

Si se comprime agua entre dos cristales de modo que solo quepan dos capas de moléculas, se convierte en algo intermedio entre líquido y hielo. A temperatura ambiente, las moléculas en esa trampa aún se mueven, pero ya se alinean formando una especie de red cristalina.

El telescopio James Webb observó el disco de gas y polvo alrededor de una joven estrella, donde nacen planetas, y por primera vez distinguió hielo de agua pesada. Esta agua no es común: en sus moléculas, el hidrógeno ordinario es reemplazado por deuterio, su primo más pesado.

Un guiso espeso se enfría lentamente en la olla. De repente, el fuego debajo se aviva y el guiso comienza a hervir, rompiéndose en muchos pequeños remolinos. Algo similar ocurre con el disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven cuando esta experimenta una erupción: una entrada repentina de material del disco hacia la estrella.

En el ensamblaje del Sistema Solar, como en un menú de degustación de alta cocina, la receta no siempre está fijada de antemano: a veces el último ingrediente se añade cuando el plato ya está al fuego.

Los cóndrulos se parecen a gotas de lluvia de piedra congeladas. Son del tamaño de un grano de arena, pero contienen la historia de los primeros millones de años del sistema solar. En su día, estas gotas flotaron en el gas incandescente alrededor del joven Sol y luego se agruparon en asteroides y cayeron a la Tierra como meteoritos.

Largos filamentos proteicos, sus enredos y contactos aleatorios: así se explicaba habitualmente el nacimiento de las gotas celulares. Estos orgánulos sin membrana, donde ocurren reacciones importantes, se asemejan a gotas de aceite en agua: surgen solos cuando las moléculas se separan en fases.

En las frías afueras del sistema solar, el agua se considera el principal material de construcción de los hielos. Pero en algunos cometas y cuerpos helados lejanos, la proporción de monóxido de carbono (CO) respecto al agua es inusualmente alta, como si de repente un helado tuviera demasiado jarabe.

Los planetas nacen del polvo. En el disco alrededor de una estrella joven, diminutas partículas de polvo chocan, se pegan y crecen poco a poco, como una bola de nieve que rueda montaña abajo. Pero hay un obstáculo: el gas del disco se mueve más rápido que el polvo y lo frena, impidiendo que se acumule en grumos grandes.

En el disco protoplanetario —la nube de gas y polvo que rodea a una estrella joven— las motas de polvo no se limitan a volar en círculos. Son arrastradas por la corriente de gas, como la arena por el viento, y a su vez modifican esa corriente.

Un planeta joven en un disco de gas se parece a un nadador que intenta nadar contra la corriente: la fricción con el gas lo frena y se acerca a la estrella en espiral. Para los planetas rocosos pequeños, esa caída puede llevar menos tiempo del que necesitan para crecer. Pero en el disco también hay corrientes opuestas: vórtices que pueden empujar al planeta hacia afuera.

El cuerpo helado Arrokoth se parece a un muñeco de nieve: dos esferas unidas entre sí. Hay muchos objetos de dos cabezas más allá de la órbita de Neptuno, en el cinturón de Kuiper. Durante mucho tiempo se pensó que se formaban por la colisión lenta de dos cuerpos separados. Una nueva simulación muestra otro camino.

En los océanos bajo el hielo de Europa, Ganímedes y Calisto podría esconderse la vida. Sus ladrillos de carbono, quizás se hornearon antes del nacimiento de las lunas, en el disco de gas y polvo alrededor del joven Júpiter. Este horno cósmico gigante funcionaba con un lento calentamiento por fricción, no con la dura luz ultravioleta.

En una nube oscura y fría entre las estrellas, una mota de polvo de una milésima de milímetro atrapa moléculas ligeras. El monóxido de carbono y el hidrógeno se adhieren a su superficie como gotas de lluvia a un cristal y reaccionan. Tras varios pasos se obtiene metanol, el mismo alcohol que forma parte del limpiaparabrisas.

A 130 años luz de nosotros, alrededor de la joven estrella HR 8799 orbitan cuatro planetas gigantes, cada uno de 5 a 10 veces más masivo que Júpiter. Se encuentran lejos de la estrella, a distancias de entre 15 y 70 unidades astronómicas (una unidad astronómica es la distancia de la Tierra al Sol).

Alrededor de las estrellas jóvenes giran nubes planas de gas y polvo, de las que luego se forman los planetas. Para que la materia en un disco así se aglutine en grumos, debe mezclarse constantemente. Pero, ¿qué hace que el gas se mueva de forma caótica si por sí mismo está en calma?

Alrededor de la estrella HD 163296, a 330 años luz de nosotros, gira un denso anillo de gas y polvo. En él, los astrónomos han distinguido una pequeña pero brillante mancha de moléculas de ácido cianhídrico y etinilo. Se encuentra a 88 unidades astronómicas de la estrella, más lejos que Plutón del Sol. El calor del planeta en formación, oculto en esa mancha, derrite el polvo helado.

Alrededor de una estrella joven gira un disco plano de gas y polvo: el material futuro para los planetas. La estrella lo calienta con radiación ultravioleta, y el gas de la superficie del disco escapa al espacio, como el agua de un charco bajo el sol.

Un planeta joven crece como una bola de nieve que rueda cuesta abajo: innumerables guijarros del disco de gas circundante se adhieren a él. Cuanto más grande se vuelve, más fuertemente atrae el gas — hidrógeno y helio. A su alrededor se forma una envoltura densa y caliente.

Entre los exoplanetas, a menudo se encuentran subneptunos: mundos ligeramente más pequeños que Neptuno. Se descubren mediante el método de tránsito (por la atenuación de la estrella), cuyo pionero fue William Borucki.

El tipo de planeta más común en nuestra Galaxia son los mundos rocosos alrededor de otras estrellas, o exoplanetas, envueltos en el gas más simple, el hidrógeno. Su interior seguía siendo un misterio hasta que los científicos recrearon las condiciones del subsuelo en el laboratorio.