Sol, Tierra y Luna: cómo se ensambló nuestro sistema planetario

Esta etapa cierra la ruta: cómo un trozo de nube enriquecida por estrellas muertas se convirtió en un sistema ordenado de un sol, cuatro planetas rocosos, cuatro gigantes y varios cinturones de reliquias.

I. El Sol no era la primera estrella del vecindario

El Sol es una estrella de segunda o tercera generación: su metalicidad y la presencia en meteoritos de isótopos hoy extintos prueban que hubo estrellas masivas que murieron cerca de la nube madre. Los isótopos extintos son la prueba decisiva: aluminio 26 y hierro 60 solo los fabrican estrellas masivas y supernovas, y su vida media es tan corta que debieron incorporarse al Sistema Solar casi en el momento de su formación.

La hipótesis más admitida es que la onda de choque de una supernova cercana comprimió la nube molecular y desencadenó su colapso: el Sol nació, en cierto modo, del cadáver de otra estrella. El Sol es una estrella tipo G de mediana edad y extraordinaria estabilidad: su brillo ha subido cerca de un treinta por ciento desde su formación, lo que plantea el problema del Sol joven débil.

II. Un disco, una línea de congelación y cuatro zonas

El modelo nebuloso, formulado por Kant en 1755 y por Laplace a finales del siglo XVIII, explica el Sistema Solar como el resultado de una nube en rotación que se aplana en un disco. La conservación del momento angular explica la forma del sistema: casi todo el momento gira con el gas del disco y casi toda la masa se concentra en el centro, de ahí el aplastamiento y la rotación común.

Tres hechos obligan a un origen en disco: los planetas orbitan casi en el mismo plano, todos en el mismo sentido y con órbitas casi circulares. Un origen por captura o por colisión no los explica. El disco protosolar duró unos pocos millones de años: el viento solar joven barrió el gas restante y cerró la ventana para que los núcleos planetarios capturasen atmósferas de hidrógeno.

La línea de congelación separó un interior seco, donde solo silicatos y metales condensan, de un exterior donde el agua y el metano son sólidos y hay diez veces más material sólido disponible. El modelo de gran choque y la migración de Neptuno explican por qué el cinturón de Kuiper está donde está y por qué Marte quedó tan pequeño: los planetas no se formaron necesariamente donde están.

La acreción va por escalones de tamaño: grano de polvo, guijarro, cuerpo métrico, planetesimal de kilómetros y protoplaneta del tamaño de la Luna; cada escalón exige un mecanismo físico distinto. La barrera del metro es uno de los problemas abiertos del campo: los guijarros de centímetros tienden a driftar hacia el Sol y a fragmentarse antes de crescer por gravedad.

Los planetesimales de decenas de kilómetros se funden si contienen aluminio 26: por eso muchos meteoritos muestran diferenciación entre metal y silicato, es decir, fueron mundos con núcleo. La fase final fueron impactos gigantes entre protoplanetas: cientos de colisiones lunares en el caso de la Tierra, cada una con capacidad de borrar la superficie anterior y su registro.

IV. Cómo se fecha algo que no tiene rocas: tres relojes distintos

Los condensados ricos en calcio y aluminio son los sólidos más antiguos datables del Sistema Solar y fijan su edad en 4 567 millones de años con un margen de dos. El sistema hafnio-tungsteno cierra la cuestión del núcleo terrestre: la separación del hierro hacia el centro ocurrió en los primeros treinta a cincuenta millones de años del sistema.

Los meteoritos condritas carbonatadas son el material más primitivo disponible y contienen granos anteriores al Sol, fabricados por estrellas que nunca llegaron a incorporarse a nuestra nube. La edad de la Tierra fue un problema abierto durante un siglo y se cerró con meteoritos, no con rocas terrestres: el argumento decisivo es de Patterson en 1953 y sigue vigente.

V. La Tierra se ensambla: impactos, magma y atmósferas sucesivas

La Tierra se ensambló en decenas de millones de años a partir de cuerpos ya diferenciados, con una aportación de cuerpos que hoy se lee en las anomalías isotópicas de wolframio. Cada impacto mayor fundía la superficie: el planeta pasó por estados de océano de magma global, y en esos estados se separaron el núcleo metálico, el manto silicatado y una atmósfera de vapor de roca.

La primera atmósfera terrestre fue una exhalación de desgasificación: vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno y poco oxígeno, completamente distinta de la actual y renovada varias veces. El origen del agua terrestre está en discusión: una entrega tardía de condritas carbonatadas explicaría el detalle, pero el deuterio de algunos materiales y el del agua terrestre todavía no cuadran del todo.

VI. La Luna: el impacto gigante y su evidencia

La hipótesis del impacto gigante propone que un cuerpo del tamaño de Marte, llamado Theia, chocó con la Tierra ya formada y eyectó a la órbita el material con el que se formó la Luna. Tres hechos exigen esa explicación: la Luna tiene densidad mucho menor que la Tierra, carece casi por completo de volátiles y su firma isotópica de oxígeno es casi idéntica a la terrestre.

VI.1 Las tres dificultades del modelo

La dificultad del modelo es la isotopía: un impactador debiera dejar una firma distinta, y corregirlo ha obligado a modelos de impactos rápidos, violentos y con rotación inicial alta. La edad de la Luna se estima entre 4 510 y 4 450 millones de años a partir del hafnio-tungsteno de muestras de roca lunar; la dispersión refleja la duración del propio océano de magma.

La Luna estabiliza el eje de rotación terrestre y frenó la duración del día: sin ella la oblicuidad de la Tierra oscilaría mucho más y el clima del planeta sería radicalmente distinto.

VII. Contar cráteres: la cronología de lo que no tiene rocas

La densidad de cráteres permite fechar superficies que no tienen rocas accesibles: se cuenta por kilómetro cuadrado y se calibra con las edades absolutas de las muestras de Apolo. Las misiones Apolo devolvieron 382 kilogramos de roca lunar y seis sitios con edades absolutas conocidas: sin esa calibración la cronología relativa de superficies planetarias sería imposible.

La hipótesis del bombardeo intenso tardío sostiene que un pico de impactos hace unos 3 900 millones de años remodeló las superficies internas del sistema; hoy está mucho menos afirmada que hace veinte años. El método tiene un sesgo estructural: la erosión, el vulcanismo y la tectónica borran cráteres, de modo que en la Tierra las edades relativas son siempre mínimos, nunca máximos.

VIII. El archivo terrestre: lo poco que queda del Hádico

Las rocas de Isua, en Groenlandia, con unos 3 800 millones de años, son el archivo terrestre más antiguo conservado y ya muestran indicios de superficie fría y agua líquida. Los granos de circón de Jack Hills, en Australia occidental, llegan a 4 400 millones de años y su geoquímica indica corteza continental y océanos antes de cualquier roca completa.

El eón Hádico no es una época oscura por falta de interés sino por falta de rocas: su historia se reconstruye con meteoritos, modelos de impacto y los pocos granos de circón supervivientes. Buena parte de esta etapa es reconstrucción inferencial: no hay observación directa del disco solar, y lo que se defiende son modelos que explican a la vez composición, dinámica e isótopos.

IX. Trampas frecuentes y cierre de la ruta

Primer error: decir que la Luna se formó por captura de un planeta errante; no explica ni la isotopía común ni la falta de hierro en su núcleo. Segundo error: imaginar que el Sol joven tenía el brillo actual: daba cerca de un treinta por ciento menos y el problema de cómo hubo agua líquida sigue sin cierre satisfactorio.

Tercer error: contar cráteres terrestres para fechar la superficie: la erosión destruye el registro y las edades obtenidas serían mínimos irrelevantes. Cuarto error: mezclar escalas, como atribuir al origen del Sistema Solar procesos que ocurrieron miles de millones de años después y por causas distintas.

Con un planeta con corteza, agua líquida y una fuente estable de energía empieza la siguiente ruta del programa: el origen y la diversificación de la vida.