Hace unos 4 mil 600 millones de años, una enorme nube de hidrógeno gaseoso y polvo se derrumbó bajo su propio peso, y eventualmente se aplanó en un disco llamado nebulosa solar, la cual daría pie al sistema solar actual.
La mayor parte de este material interestelar se contrajo en el centro del disco para formar el sol y parte del gas restante y el polvo de la nebulosa solar se condensaron para formar los planetas y el resto de nuestro sistema solar.
Ahora los científicos del MIT y sus colegas han estimado la vida de la nebulosa solar – una etapa clave durante la cual gran parte de la evolución del sistema solar tomó forma.
Esta nueva estimación sugiere que los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno debieron haberse formado dentro de los primeros 4 millones de años de la formación del sistema solar. Además, debieron completar la migración impulsada por gas de sus posiciones orbitales en este momento.
Tanto sucede justo al comienzo de la historia del sistema solar», dice Benjamin Weiss, profesor de ciencias terrestres, atmosféricas y planetarias en el MIT. «Por supuesto, los planetas evolucionan después de eso, pero la estructura a gran escala del sistema solar se estableció esencialmente en los primeros 4 millones de años».
Weiss y el postdoc del MIT Huapei Wang, el primer autor de este estudio, reportan sus resultados en la revista Science.
Al estudiar las orientaciones magnéticas en muestras de antiguos meteoritos que se formaron hace 4 mil 653 millones de años, el equipo determinó que la nebulosa solar duró alrededor de 3 a 4 millones de años. Esta es una cifra más precisa que las estimaciones anteriores, que colocó la vida de la nebulosa solar en algo entre 1 y 10 millones de años.
El equipo llegó a su conclusión después de analizar cuidadosamente angritas, que son algunas de las más antiguas y más prístinas de las rocas planetarias. Son rocas ígneas, muchas de las cuales se cree que han entrado en erupción en la superficie de los asteroides muy temprano en la historia del sistema solar y luego se enfriaron rápidamente, congelando sus propiedades originales -incluyendo su composición y señales paleomagnéticas- en su lugar.
Los científicos ven las angritas como grabadores excepcionales del sistema solar temprano, particularmente porque estas rocas también contienen altas cantidades de uranio, que pueden utilizar para determinar con precisión su edad.
«Los angritas son realmente espectaculares», dice Weiss. «Muchas de ellos se parecen a lo que podría estallar en Hawai, pero se enfriaron en un planetesimal muy temprano».
Weiss y sus colegas analizaron cuatro angritas que cayeron a la Tierra en diferentes lugares y tiempos. «Una cayó en la Argentina, y fue descubierta cuando un trabajador agrícola cultivaba su campo», dice Weiss. «Parecía un artefacto o tazón de indias, y el terrateniente lo guardó en esta casa durante unos 20 años, hasta que finalmente decidió analizarla, y resultó ser un meteorito muy raro».
Los otros tres meteoritos fueron descubiertos en Brasil, la Antártida y el desierto del Sahara. Los cuatro meteoritos estaban notablemente bien conservados, no habiendo sufrido ninguna calefacción adicional o cambios importantes de la composición desde que se formaron originalmente.
El equipo obtuvo muestras de los cuatro meteoritos. Mediante la medición de la proporción de uranio a plomo en cada muestra, estudios previos habían determinado que los tres más antiguos se formaron hace 4 mil 653 millones de años. Los investigadores midieron entonces la magnetización remanente de las rocas usando un magnetómetro de precisión en el Laboratorio de Paleomagnetismo del MIT.
«Los electrones son un poco como agujas de brújula, y si se alinean un montón de ellos en una roca, la roca se magnetiza», explica Weiss. «Una vez que están alineados, lo que puede suceder cuando una roca enfría en presencia de un campo magnético, entonces se quedan de esa manera. Eso es lo que usamos como registros de antiguos campos magnéticos».
Cuando colocaron las angritas en el magnetómetro, los investigadores observaron muy poca magnetización remanente, indicando que había muy poco campo magnético presente cuando se formaron los angritas.
Específicamente, el equipo encontró que la imantación remanente de los angritas podría haber sido producida por un campo magnético extremadamente débil de no más de 0.6 microteslas, 4.653 millones de años atrás, o unos 4 millones de años después del inicio del sistema solar.
En 2014, el grupo de Weiss analizó otros meteoritos antiguos que se formaron dentro de los primeros 2 a 3 millones de años del sistema solar, y encontró evidencia de un campo magnético que era aproximadamente 10-100 veces más fuerte – aproximadamente 5-50 microtesla.
«Se predice que una vez que el campo magnético caiga por un factor de 10-100 en el sistema solar interno, que ahora hemos demostrado, la nebulosa solar desaparece muy rápidamente, dentro de 100.000 años», dice Weiss. «Así que incluso si la nebulosa solar no hubiera desaparecido en 4 millones de años, estaba básicamente en su fin».
