Bombardeo pesado
Mucho tiempo
después de que el viento solar limpiara el disco del gas, una gran cantidad de
planetesimales permanecieron atrás sin ser "aceptados" por ningún
otro cuerpo planetario. Esta población se creyó primeramente que existía más
allá de los planetas exteriores, donde los tiempos de "adhesión"
planetesimal son tan extensos donde era imposible que el planeta se formara
antes de la dispersión gaseosa. El planeta gigante exterior interactuaba con
este "mar planetesimal", dispersando estos cuerpos rocosos pequeños
hacia adentro, mientras que sí mismo moviéndose hacia fuera. Estos
planetesimales se dispersaron del planeta siguiente encontraron de una manera
similar, y del siguiente, moviendo las órbitas de los planetas hacia fuera
mientras que los planetesimales se movieron hacia adentro.
Finalmente, este
movimiento planetario derivó en una travesía de la resonancia en una relación
de 2:1 entre Júpiter y Saturno mencionada más arriba, y (se cree) Neptuno y
Urano fueron rápidamente movidos hacia afuera e interactuar fuertemente con el
mar de planetesimales. La cantidad de planetesimales siendo arrastrados hacia
el interior para alcanzar al resto del Sistema Solar ha aumentado enormemente y
con varios impactos en todos los cuerpos planetarios y lunares observados. Este
período es conocido como el Bombardeo intenso tardío.
De esta forma, los
planetas jóvenes (particularmente Júpiter y Neptuno) dejaron el disco libre de
restos planetesimales, "limpiando el vecindario", ya sea lanzándolos
hacia los extremos de la Nube
de Oort (tan lejos como 50000 UA), o continuamente alterando sus órbitas para
colisionar con otros planetas (o tener órbitas más estables como el cinturón de
asteroides). Este período de bombardeo pesado duró varios cientos de millones
de años y es evidente en los cráteres que continúan siendo visibles en cuerpos
geológicamente muertos del Sistema Solar. El impacto de los planetesimales en la Tierra se cree que trajo el
agua y otros compuestos hidrogenados. Aunque no es ampliamente aceptado,
algunos creen que la vida misma fue depositada en el Tierra de esta manera
(conocida como la hipótesis de la Panespermia). Las actuales ubicaciones de los
cinturones de Kuiper y de Asteroides pueden depender de gran manera del
Bombardeo Pesado Tardío al transportar grandes cantidades de masa a través del
Sistema Solar.
Aún más
importante, el bombardeo y colisiones ente planetesimales y protoplanetas puede
explicar la existencia de lunas, órbitas lunares e inclinaciones axiales
inusuales entre otras discrepancias en movimientos originalmente muy ordenados.
la excesiva cantidad de cráteres en la
Luna y otros cuerpos grandes, fechados hasta esta era del
Sistema Solar, también es naturalmente explicado por este proceso. El impacto
gigante de un protoplaneta del tamaño de Marte se sospecha que es el
responsable del satélite inusualmente grande de la Tierra, cuya composición y
densidad es similar a la del manto terrestre, y podría simultáneamente haber alterado
el eje de rotación de la Tierra
hasta sus actuales 23,5º respecto de su plano orbital.
En el modelo de
nebulosa solar la única forma en que los planetas pueden obtener lunas es
capturándolas. Las dos pequeñas y llanas lunas de Marte son claramente asteroides
y otros ejemplos de satélites capturados abundan en sistemas jóvenes.
Las interacciones
orbitales regulares de Júpiter (ver resonancia orbital) también es responsable
de que material que alguna vez formó parte del cinturón de asteroides no se desvíe
y se acerque a otro planeta terrestre importante. La mayor parte de ese
material lleva tiempo dentro de órbitas excéntricas y han colisionado con algo
más; la masa total del cinturón de asteroides es actualmente menos de un décimo
de la masa de la Luna.
Cinturón de Kuiper y nube de Oort
El Cinturón de
Kuiper fue inicialmente una región externa de cuerpos congelados que carecían
de suficiente densidad másica para consolidarse. Originalmente, en su límite
interno podría haber estado sólo al otro lado del extremo de Urano y Neptuno
cuando éstos se formaron. (Esto es más probable en el rango de 15 -20 UA). El
límite externo se encontraba a aproximadamente 30 UA. El cinturón de Kuiper
inicialmente "goteaba" objetos hacia el Sistema Solar externo
causando las primeras migraciones planetarias.
La resonancia
orbital Júpiter-Saturno de 2:1 causó que Neptuno atravesara el cinturón de
Kuiper dispersando a la mayoría de los objetos. Muchos de estos objetos fueron
dispersados hacia adentro, hasta que interactuaron con Júpiter y puestos en su
mayoría en órbitas altamente elípticas, o siendo expulsados fuera del Sistema
Solar. Los objetos que terminaron en órbitas muy elípticas formaron la nube de
Oort. Más hacia dentro, algunos objetos fueron dispersados hacia fuera por
Neptuno, y aquéllos formaron el disco disperso, dando cuenta de la baja masa
del cinturón de Kuiper de la actualidad. Sin embargo, un gran número de objetos
del cinturón de Kuiper, incluyendo a Plutón, se unieron gravitacionalmente a la
órbita de Neptuno, forzándolos hacia órbitas resonantes.
La evolución del
Sistema Solar exterior parece haber sido influenciada por supernovas cercanas y
posiblemente también por el paso por nubes interestelares. Las superficies de
los cuerpos en el Sistema Solar exterior podían experimentar aclimatamiento
espacial por el viento solar, micrometeoritos, así como los componentes
neutrales del medio interestelar, e influencias más momentáneas como supernovas
y erupciones magnetarias (también llamadas terremotos estelares).
La muestra del Stardust
que volvió del cometa Wild 2 ha
revelado también alguna evidencia de que los materiales de la formación
temprana del Sistema Solar migraron desde el más cálido sistema solar interior
a la región del cinturón de Kuiper, así como algo del polvo que existía antes
de que se formara el Sistema Solar.
Lunas
Las lunas han
llegado a existir alrededor de la mayoría de los planetas y muchos otros
cuerpos del Sistema Solar. Estos satélites naturales han llegado a existir por
tres posibles causas:
- co-formación desde un disco protoplanetario (peculiar de los gigantes gaseosos),
- formación a partir de escombros (dado un impacto lo suficientemente fuerte en un ángulo superficial, y
- captura de un objeto pasando.
Los gigantes
gaseosos tienden a tener sistemas interiores de lunas que se originaron a
partir del disco protoplanetario. Esto está indicado por el gran tamaño de las
lunas y su proximidad al planeta. (Estos atributos son imposibles de alcanzar
por la vía de la captura, mientras que la naturaleza gaseosa de los planetas
hace la formación a partir de escombros de colisiones otra imposibilidad). Las
lunas exteriores de los gigantes gaseosos tienden a ser pequeñas y tener
órbitas que son elípticas y tienen inclinaciones arbitrarias. Estas características
son apropiadas para cuerpos capturados.
En el caso de los
planetas interiores y otros cuerpos sólidos del Sistema Solar, las colisiones
parecen ser el mayor creador de lunas, con un porcentaje del material expulsado
por la colisión, terminando en órbita y uniéndose en una o más lunas. Se cree
que la Luna se
formó de esta forma.
Después de
formarse, los sistemas de lunas continuarán evolucionando. El efecto más común
es la modificación orbital debido a las mareas. Esto ocurre debido al aumento
que una luna crea en la atmósfera y los océanos de un planeta y, en una menor
medida, en el planeta en sí mismo. Si el planeta rota más rápido que las
órbitas de la luna, el aumento de las mareas se desplazará constantemente por
delante del satélite. En este caso, la gravedad del aumento causará que el
satélite se acelere y lentamente se aleje del planeta (como es el caso de la Luna). Por otro lado, si la
luna orbita más rápido de lo que el planeta gira (o gira en dirección
contraria), el aumento permanecerá detrás de la luna, y la gravedad del aumento
causará que la órbita de la luna decaiga con el tiempo. (La luna marciana Fobos
está lentamente cayendo en espiral hacia Marte por esta razón.)
Un planeta también
puede crear un aumento en las mareas de una luna, y éste disminuirá la rotación
de la luna hasta que su periodo de rotación llegue a ser el mismo que su
periodo de revolución. Así la luna mantendrá uno de sus lados mirando hacia el
planeta, como es el caso de la
Luna. Esto es llamado rotación sincrónica y está presente en
muchas otras lunas del Sistema Solar, como en el satélite Io de Júpiter. En el
caso de Plutón y Caronte, tanto el planeta como el satélite están sincronizados
por las mareas del otro.
