Introducción a la ciencia. Una guía para todos (o casi) (34 page)

Bajo las condiciones extremas que se dan en el interior del Sol, los electrones son expulsados de sus átomos, con lo que quedan simples núcleos de hidrógeno y helio (protones y partículas alfa, respectivamente). Debido a que los núcleos son mucho más pequeños que los átomos, el núcleo central del Sol actúa como un gas perfecto, en el que hay núcleos que rebotan unos contra otros produciendo colisiones de alta energía. Esta zona central del Sol, que sólo representa el 1'5 por 100 de su volumen, contiene la mitad de su masa.

La energía producida en el núcleo aparece en su mayor parte en forma de fotones de alta energía, inicialmente rayos gamma, los cuales, bajo esas condiciones de densidad extrema, sólo pueden viajar una corta distancia antes de encontrarse e interaccionar con una partícula cargada (electrón, protón o partícula alfa). Aunque estas interacciones degradan poco a poco los rayos gamma convirtiéndolos en unos rayos X ligeramente menos energéticos, cada fotón salta por todas partes en el interior del Sol, rebotando de una partícula cargada a otra, como una bola en una máquina de billar loca. Si bien los fotones viajan a la velocidad de la luz, siguen un sendero tan tortuoso y zigzagueante que tardan, por término medio, diez millones de años en encontrar el camino de salida hacia las capas superficiales. Si viajaran directamente hacia el exterior a la velocidad de la luz, el viaje desde el centro del Sol hasta la superficie sólo duraría 2'5 segundos; pero la luz recorre en realidad diez millones de años luz en zigzag para llevar a cabo el viaje de 2'5 segundos luz.

Una consecuencia de esto es que en la actualidad el aspecto global del Sol es realmente el resultado ya terminado de todo lo que ha estado sucediendo en su interior durante aproximadamente los últimos diez millones de años. La observación directa de la superficie del Sol nos dice más sobre lo que sucedía en su núcleo hace diez millones de años, que sobre lo que estaba sucediendo en su núcleo ayer. Sin embargo, las ondas sonoras que producen ripples en la superficie del Sol viajan directamente a través de él en minutos, por lo que la helio-sismología nos dice cómo es hoy la estructura interior del Sol, lo cual hace que esta ciencia sea doblemente válida como comprobación de la exactitud de los modelos estelares.

La zona de radiación llega hasta un millón de kilómetros de distancia desde el centro del Sol, lo que representa alrededor del 85 por 100 del camino hasta la superficie. En esa zona la temperatura ha bajado a 500.000° C y la densidad es sólo el uno por ciento de la densidad del agua. En estas condiciones algunos núcleos son capaces de captar electrones y los propios fotones han sido degradados a longitudes de onda más larga y niveles de energía más bajos, como resultado de sus reiteradas colisiones con partículas cargadas en su viaje de diez millones de años. El resultado en general es que el gas parcialmente ionizado que se encuentra en esta zona puede absorber energía de la radiación. La materia caliente producida de este modo se eleva por convección, transportando energía al exterior durante el último 15 por 100 de su trayecto desde el centro del Sol hasta su superficie (unos 150.000 kilómetros, es decir, la mitad de la distancia que hay entre la Tierra y la Luna). La brillante superficie visible del Sol, que tiene una temperatura de aproximadamente 5.500° C, es el lugar donde los átomos liberan energía en forma de fotones de luz, que posteriormente tardan sólo 8'3 minutos en cruzar los restantes 150 millones de kilómetros hasta la Tierra.

Toda la luz que vemos partir del Sol procede de una capa que se encuentra a tan sólo 500 kilómetros de profundidad, siendo dicha capa la zona más exterior y el 0'1 por 100 del Sol. Pero la influencia de este astro se extiende más lejos aún en el espacio, a través de una especie de atmósfera solar, que se conoce como cromosfera y termina en una zona llamada la corona, siendo esta última una región que se extiende millones de kilómetros en el espacio y produce una corriente de materiales tenues que sopla desde el Sol y es conocida como viento solar.

El planeta más cercano al Sol es Mercurio, que describe su órbita a una distancia de 0'39 unidades astronómicas y tarda 87'97 días de los nuestros en realizar un viaje completo alrededor del Sol. Debido a que este planeta rota sobre su eje una vez cada 58'64 días terrestres, resulta que en Mercurio dos años duran tres días. Aunque Mercurio es visible a simple vista (ya que brilla porque refleja la luz solar) y fue uno de los planetas que conocieron los antiguos, es muy difícil verlo a la luz del Sol, por lo que la mayor parte de la información que poseemos acerca de su superficie procede de la sonda espacial Mariner 10, que pasó tres veces por este planeta en 1974 y 1975. El Mariner 10 envió imágenes que mostraban una superficie abundantemente sembrada de cráteres y que recordaba mucho a la superficie de la Luna. Esto resultó una sorpresa total para los astrónomos, pero actualmente es algo que ya se ha incorporado al modelo estándar del modo en que los planetas se crearon, con un fuerte bombardeo de asteroides que continuó durante cientos de millones de años después de que los planetas lograran más o menos su tamaño actual.

Básicamente no hay atmósfera en Mercurio; las temperaturas cambian desde 190° C cuando el Sol da de lleno, hasta -180° C en el lado donde es de noche. Tiene un diámetro de 4.880 km, con lo cual Mercurio presenta un tamaño intermedio entre los de la Tierra y la Luna, y tiene una masa que es cerca del 5 por 100 de la masa de la Tierra.

Como ya hemos mencionado en el capítulo anterior, Venus, el segundo planeta contando desde el Sol, está muy cerca de ser un gemelo físico de la Tierra. Su masa es el 82 por 100 de la masa de nuestro planeta y su diámetro mide en el ecuador 12.104 km, que es una longitud parecida a los 12.756 km del radio de la Tierra. Dado que la superficie de Venus está totalmente cubierta de nubes, ni los mejores telescopios pueden apreciar desde la Tierra ninguna de las características de su superficie. La similitud entre las superficies de Venus y la Tierra ha dado pie a los escritores de ciencia ficción (e incluso a algunos científicos) para especular diciendo que esas nubes podrían ocultar una húmeda jungla llena de vida. Sin embargo, como ya hemos visto anteriormente, el galopante efecto invernadero ha hecho que Venus sea en realidad un abrasador desierto, con unas temperaturas en su superficie que superan los 500° C, una presión atmosférica que llega a ser 90 veces la presión que tenemos en la superficie de la Tierra y una lluvia altamente ácida que cae de sus nubes, arrastradas por fuertes vientos. Hemos tenido amplia información relativa a estas condiciones gracias a la serie de sondas espaciales rusas Venera, algunas de las cuales descendieron atravesando la atmósfera de Venus a finales de los sesenta y en los setenta; dos de estas sondas llegaron a la superficie y realizaron un breve envío de datos antes de ser destruidas por las duras condiciones del planeta. La atmósfera de Venus contiene aproximadamente un 98 por 100 de dióxido de carbono y un 2 por 100 de nitrógeno, así como vestigios de otros gases.

A pesar de su completa cobertura de nubes, la superficie de Venus se ha cartografiado con mucho detalle utilizando radares desde varios satélites, incluidos algunos de los satélites Venera. El último y mejor de estos reconocimientos fue llevado a cabo por la sonda Magellan de la NASA, que se puso en órbita alre dedor de Venus en agosto de 1990 y cartografió casi la totalidad de su superficie. Aunque ésta aparece también llena de abundantes cráteres, presenta mucha más variación que la superficie de Mercurio, existiendo una gran llanura que cubre casi los dos tercios del planeta (como un fondo marino seco) y una masa de tierra que se alza sobre esta llanura como si fuera un continente de los que hay en la Tierra. Las montañas más altas de Venus llegan a elevarse ocho kilómetros sobre la superficie y, además de los numerosos cráteres producidos por impactos, existen también volcanes, sistemas de valles y torrentes de lava. Sin embargo, teniendo en cuenta que el área de Venus es mayor, hay muchos menos cráteres en la superficie de Venus que en las superficies de Mercurio o de la Luna. Comparando la «densidad» de cráteres en los tres cuerpos celestes, los astrónomos deducen que toda la superficie de Venus se renovó hace unos 600 millones de años en algún cataclismo que hizo que la lava fluyera hacia el exterior desde la parte interior del planeta. Puede ser que la superficie de Venus se haya renovado así varias veces durante los más o menos cuatro mil millones de años transcurridos desde que se formó el planeta, y está claro que su actividad tectónica es distinta de la actividad que produce la deriva continental en la Tierra.

Existe otra peculiaridad relativa a este planeta. Realiza su rotación muy despacio y además en sentido opuesto a la rotación del Sol y de la mayoría de los planetas, siendo la duración de una rotación completa igual a 243 días de los nuestros. Quizá sea esto el resultado de un importante impacto ocasionado por un asteroide al final del bombardeo masivo que tuvo lugar cuando el sistema solar era joven. Sea cual sea la causa, significa que, dado que Venus tarda 225 días terrestres en describir una órbita completa alrededor del Sol, la combinación de su giro retrógrado y su movimiento orbital hace que, desde cualquier punto del ecuador de Venus, el tiempo transcurrido desde el mediodía de un día hasta el mediodía del día siguiente sea equivalente a 116'8 días de los nuestros y que en cada año de Venus haya algo menos de dos días de los suyos.

Debido a su posición especial como nuestro propio lugar de residencia, hemos dicho ya muchas cosas sobre el planeta Tierra, el tercer planeta de nuestro sistema solar en orden creciente de distancias al Sol. Pero la Tierra —o más bien el sistema Tierra-Luna— es también única, en otro sentido, entre los planetas del sistema solar. Nuestra Luna tiene aproximadamente un cuarto del tamaño de la Tierra, siendo por ello mucho más grande (en proporción al planeta en tomo al cual orbita) que cualquier otra de las lunas del sistema solar (excepto Caronte, pero, en todo caso, no consideramos que Plutón sea un auténtico planeta). Tiene un diámetro de 3.476 km y describe una órbita en torno a la Tierra manteniendo una distancia media de 384.400 km (una distancia que la luz tarda 1'3 segundos en cubrir). Dentro del sistema solar la Luna se parece a Mercurio más que a ningún otro cuerpo celeste, siendo el tamaño de este planeta un 38 por 100 del tamaño de la Tierra y teniendo en cuenta que Mercurio es un planeta de pleno derecho. Desde la perspectiva de cualquiera que no sea un habitante de la Tierra, tiene mucho más sentido considerar el sistema Tierra-Luna como un planeta doble, que se debió de formar de un modo especial cuando el sistema solar era aún joven. Este carácter único que posee el sistema Tierra-Luna es todavía más chocante si tenemos en cuenta que ni Mercurio ni Venus tienen ninguna luna y que el cuarto planeta interior, Marte, tiene dos pequeñas lunas, que son en realidad asteroides capturados, y no primordialmente compañeros de viaje del planeta rojo.

Así pues, ¿cómo se formó la Luna? Mediante simulaciones por ordenador y el análisis de rocas traídas del satélite por los astronautas del Apolo, los astrónomos han desarrollado un riguroso modelo que resume todo lo que sucedió hasta que se formó un único planeta doble. La Luna, al parecer, fue arrancada de la Tierra en las últimas etapas de formación de este planeta por el impacto de un objeto que tuvo que ser al menos tan grande como Marte. Pero este proceso no fue como arrancar un trozo de roca sólida de un bloque de granito. Los astrónomos denominan a este acontecimiento el Big Splash («gran salpicadura»), una expresión que da idea de lo que fue.

Según este modelo, el impacto de un objeto del tamaño de Marte contra la joven Tierra generó una cantidad de calor suficiente para fundir la totalidad de la superficie del planeta hasta una profundidad de aproximadamente mil kilómetros. Dicho objeto quedó totalmente deshecho por efecto del impacto, se fundió y se fusionó en el océano de roca líquida que se había formado. Si este bloque de materia que llegó del espacio tenía un pesado núcleo metálico, es de suponer que este metal fundido se hundiría a través de las capas de roca fundida para fusionarse con el núcleo de hierro de la Tierra; pero los trozos de roca de este superasteroide seguramente se fusionaron haciéndose indistinguibles de las rocas fundidas pertenecientes a la corteza terrestre y se supone que parte de la mezcla resultante fue arrojada fuera y quedó en órbita alrededor de la Tierra por efecto del Big Splash.

Estos detritos calientes formaron probablemente un anillo alrededor de la, Tierra, del cual se evaporó toda el agua y otras sustancias volátiles, que se perdieron en el espacio. Sin embargo, cuando estos materiales se enfriaron, lo lógico es que quedaran soldados, uniéndose así para formar la Luna, exactamente del mismo modo que la materia que inicialmente estaba en un anillo alrededor del Sol se unió en bloques para formar los planetas. Los efectos colaterales de la colisión dejaron para siempre su impronta en el planeta; probablemente, este impacto es la razón por la cual la Tierra rota tan rápido en torno a su eje, de tal forma que el día dura exactamente 24 horas, y también el hecho de sufrir un impacto descentrado aporta una explicación posible para entender la inclinación de la Tierra, que es la causa, tanto del ciclo anual de las estaciones, como de los ciclos de glaciación de Milankovitch. Cuatro mil millones de años después de que se produjera, aún estamos directamente afectados por el impacto. Además, si los ciclos de Milankovitch fueran realmente un factor decisivo en la evolución del hombre mono para llegar al ser humano, deberíamos nuestra propia existencia a este impacto.

No existe ningún modo de demostrar la exactitud de este modelo, salvo que tomemos el planeta Marte y lo lancemos contra Venus para ver lo que pasa. Sin embargo, existen poderosas pruebas circunstanciales a favor de dicho modelo —así como la convincente prueba que ofrecen las simulaciones por ordenador de un impacto de este tipo— que parten del hecho de que la Luna no parece contener ni rastro de agua o de otras sustancias volátiles y es el único de los cinco grandes objetos de roca del sistema solar interno (Mercurio, Venus, la Tierra, la Luna y Marte) que no tiene un núcleo de hierro. El hielo encontrado recientemente en la superficie de la Luna no estaba allí primitivamente, sino que fueron cometas los que lo depositaron allí.

Marte es el primer planeta que nos encontramos después del sistema Tierra-Luna cuando nos alejamos del Sol. Aunque la distancia de la Tierra a Marte varía según la posición en que se encuentren los dos planetas en sus respectivas órbitas alrededor del Sol, en su posición más cercana Marte está a 56 millones de kilómetros de la Tierra y ya ha sido visitado por toda una flota de naves espaciales que han enviado una gran cantidad de información que se suma a la información sobre este planeta obtenida en estudios realizados mediante telescopios desde la Tierra.
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