Eguzki Sistema: atzo, gaur eta bihar (II)

Itziar Garate

Aurreko artikuluan, Eguzki Sistemak gaur egun dituen ezaugarriak laburbildu ondoren, eta protoizar baten inguruan disko protoplanetario bat nola eratzen den ikusi ondoren, oraingo honetan bi planeta multzo nagusiak (lurtarrak eta gasezkoak) nola eratu ziren aztertuko dugu, eta baita Eguzki Sistemaren etorkizuna aurresaten saiatuko.
Planeten sorrera

Elementu bat gas eran edo solido (hauts) egoeran existitzea izar-hodeiak barnean duen puntuz puntuko presio eta tenperaturaren menpe dago. Hodeiaren erdialdea kanpoaldea baino beroagoa da, eta, beraz, nagusi dira bertan material erregogorrak. Material lurrunkorrek, berriz, hodeiaren kanpoaldean bakarrik bizirauten dute, tenperatura baxuagoko guneetan. Hori dela eta dute konposizio ezberdina Eguzki Sistemako planeta lurtarrek eta planeta erraldoiek.

Aztertu diren meteoritoen datazio isotopikoaren arabera, metalak disko protoplanetarioa sortu eta gutxira hasi ziren solidifikatzen, 10 bat milioi urte geroago. Harriak (gehienak silikatoak) are geroago, 100 bat milioi urte geroago zehatzago esanik, behin diskoa hozten hasi ondoren. Beraz, planeta lurtarrak garai horretan sortu ziren, duela 4400 – 4500 milioi urte. Baina nola?

Planeten eraketan hiru fase ezberdintzen dira.

  1. Lehenengoan, elektrostatikoki elkartzen dira 0.001 milimetro baino txikiagoak diren hauts-aleak. Hau da, elkar erakartzen dute solido partikula mikroskopikoek, kotoizko jertsean igurtzitako boligrafoak paper zati txikiak erakartzen dituen moduan.
  2. Ondoren, handitzen doaz elkarrekin talka eginez. Nahiz eta talka batek gorputzak birrintzen dituela iruditu, ez da beti horrela. Talka oso abiadura txikian gertatzen bada, objektuak elkarri itsatsita gera daitezke (gainazaleko ezaugarriak direla eta, edo bata bestearen barruan sartzen delako, adibidez). Gainera, abiadura handiko talkek ere gorputzen hazkundea ekar dezakete, talkak eragindako fragmentazioan objektu txikiagoak eta geldoagoak sortzen baitira.
  3. Azkenik, gorputzak akrezio grabitazionalaz hazten dira, Lurraren grabitateak erakarrita espaziotik eroritako meteorito guztiek Lurra bera mardultzen duten moduan.

1. irudia: Gas eta hauts ale txikietatik planeta bat izatera arteko pausuak: (a) erakarpen elektrostatikoa, disko protoplanetarioaren erdiko planorantz hurbiltzen diren bitartean, (b) talka bidezko hazkundea, nahikoak izan arte haren tamaina eta, beraz, grabitatea, eta (c) akrezio grabitazionala; hari esker planetesimalak elkarri lotuta geratzen dira, barneko dentsitate eta tenperatura altua izan eta diferentziazioa gertatu arte, protoplaneta bat sortuz (d).

Gorputzek kilometro bateko tamaina dutenean, planetesimal deitzen zaie. Une horretaraino, solido-partikulak eta gas-partikulak elkarrekin nahastuta egon dira, gero eta gorputz handiagoak sortuz. Baina planetesimalek material solido nahikoa —eta, beraz, grabitate nahikoa— dute gasa solidotik banantzeko. Askok gas-geruza batez inguratutako nukleo solido itxura dute.

Izar-hodei batean dagoen planetesimal kopurua ikaragarri handia da, bakoitza izarraren inguruko orbita batean biraka eta erdiko planoarekiko makurdura ezberdinetan. Elkarren arteko grabitazio-indarrak eta talkak ugariak dira fase honetan; batzuetan planetesimalen fragmentazioa eragiten dute eta besteetan hazkundea. Zenbat eta handiagoa izan planetesimala, orduan eta material gehiago pilatu dezake bere bidean. Hortaz, gorputz handiak txikiak baino askoz azkarrago hazten dira tamainaz. Ehunka kilometroko gorputzak direnean eta barnean materiala urtzeko gai direnean, protoplanetak direla esaten da. Halere, hazkundeprozesuak aurrera darrai, akrezio grabitazionala eta talkak direla medio.

Eguzki-hodeian hidrogenoa eta helioa bezalako elementu lurrunkorrak metalak eta silikatoak baino askoz ugariagoak zirenez, Eguzki Sistemaren barnealdeko protoplanetak kanpoaldekoak baino askoz txikiagoak ziren. Jupiterren nukleoa Lurraren masa baino 10-15 aldiz masa gehiago zuen protoplanetatik datorrela uste da. Planeta lurtarren eta erraldoien arteko tamaina diferentzia, beraz, honela azal daiteke: planeta erraldoiek material gehiago zuten inguruan eta, gainera, gorputz handiak izanik, akrezioak azkarrago hazarazten ditu. Euren grabitate eremua ere planeta lurtarrena baino askoz handiagoa zen, eta, ondorioz, inguruko espazio handiagoa garbitu ahal izan zuten; hori horrela, euren artean askoz bananduago geratu ziren.

Eguzki Sistemaren kasuan, izar-haizeak eta fotoebaporazioak eragindako gasaren barreiadura, Eguzkia jaio eta milioi urte gutxi batzuen ostean gertatu zela kalkulatzen da. Horrek zera esan nahi du: planeta erraldoiak ordurako sortuak behar zutela, euren atmosferak Eguzki-hodeiko gasezkoak baitira. Planeta lurtarren eratze-denbora, ordea, askoz luzeagoa izan zen, 100 bat milioi urtekoa. 1. irudiak erakutsitako prozedura bera jarraitu bazuten ere, gorputz harritsuak izanik, euren talkak bortitzagoak ziren eta fragmentazio-akrezio iterazio gehiago behar izan zituzten.

Esan beharra dago sistema planetarioen eraketa-eredu estandar honek, adituen artean onartuena bada ere, oraindik osoki azaltzeko gai ez garen puntuak dituela. Garrantzitsuenetako bat metroaren langa da. Tamaina oso txikiko objektu solidoak gasarekin nahastuta daude, guztira masa gehiegirik ez dutelarik eta, beraz, protoizarraren grabitatea gehiegi nabaritzen ez dutelarik. Hau da, disko protoplanetarioan bertan geratzen dira. Tamaina handikoak, ordea, planetesimalak esaterako, gasetik banandu eta Keplerren orbitak jarraitzeko gai dira. Kasu horretan, abiadurak egiten dio aurre grabitate-indarrari. Baina metro bateko gorputzak dira diskoaren zentroranzko garraioan erakarpena gehien nabaritzen dutenak. Kalkulatzen da unitate astronomiko batera dagoen halako objektu bat 100 urtean eroriko litzatekeela protoizarrera. Nola lortzen da, beraz, oztopo horri aurre egitea eta planetesimalak eratzea? Gaur egun, oraindik, ez gaude ziur.

Eta bihar, zer?

Bihar, urik gabe geratuko gara, talka kosmiko asko jasan beharko ditugu, eta Eguzkiak irensten ez bagaitu, hotzez hilko gara.

Izar bakoitzaren inguruan bizigarritasun gune bat defini daiteke. Gune horren definizioa bertan topa daitekeen planeta posible batek gainazalean ur likidoa izateko duen aukeran oinarritzen da. Hau da, izarretik gertu dauden planetetan beroa handiegia da, eta ur molekulak lurrundu egingo lirateke. Izarretik urrun, ordea, tenperatura baxuak ura izoztuko luke. Beraz, bizigarritasun gunea izarretik distantzia jakin batera soilik egon daiteke. Lurra, une honetan, Eguzkiaren bizigarritasun gunean dago. Baina Eguzkiaren argitasuna eta energia-igorpena gero eta handiagoak dira, eta hemendik 1.500 milioi urtera bizigarritasun gune hori gure orbitatik atzera egongo da.

Ur kantitate handiak sortzeko metodo eta baliabideak izango ditugula onartzen badugu, 4.000 milioi urtera izango dugu hurrengo erronka. Zehazki, gure galaxiak, Esne Bideak, eta gertuen dugun galaxiak, Andromedak, elkar hurbiltzeari utzi eta talka egingo dutenean. Galaxia batean 100.000 izar daudela kalkulatzen bada ere, badirudi talka honek ez duela Eguzki Sistema gehiegi asaldatuko eta gure horretan jarraitu ahalko dugula.

2. irudia: Ilustrazio honek Andromeda galaxiaren (ezkerretan) eta gure galaxiaren (eskuinetan) arteko bateratzearen une bat erakusten du. Hemendik 3.750 milioi urtera gure zeruak itxura hau izan lezake.
(Ilustrazioa: NASA, ESA, Z. Levay & R. Van der Marel, STScI, T. Hallas eta A. Mellinger)

Gaurtik 5.400 bat milioi urtera, ordea, gure motorra den izarra, Eguzkia, hidrogenorik gabe geratuko da eta izar erraldoi gorri bihurtzen hasiko da. Horrek zera esan nahi du; alde batetik, Eguzkiak ez duela supernoba baten eztanda moduan amaituko (ez du horretarako masa nahikoa) eta bestetik, ikaragarri handituko dela. Uste da 2.500 milioi urte iraungo duela hazten eta hazten, bere erradioa oraingoa baino 256 aldiz handiagoa izan arte. Merkurio eta Artizarra irentsi egingo ditu, ziur. Eta Lurra, ziurrenik, baita ere.

Halere, ordurako beste planetetara bidaiatzen ikasiak izango gara, beharbada, eta Eguzkiak erraldoi gorri izateko prozesua amaitzean, Titanen (Saturnoren ilargi nagusian) biziko gara. Hala balitz, hotzez hilko ginateke gero. Zeren, erraldoi gorri fasearen ondoren, Eguzkia uzkurtu egingo da, nano zuri gisa amaitu arte. Izar mota honek oso energia gutxi igortzen du, eta bere inguruko espazioa izoztu egiten da berehala.

Dena dela, ez du merezi abentura horietarako guztietarako prestatzen hastea. Adituen ustez, duela 65 milioi urte Lurrean existitzen ziren espezien %70 (dinosauroak barne) desagerrarazi zuen moduko asteroide bat eroriko baitzaigu gainera lehenago, edota gertuko izarren baten supernobaeztandak sortutako GRB batek (energia oso handiko leherketei loturiko gamma izpiak) erreko baikaitu.

—————————————————–

Egileaz: Itziar Garate Lopez (@galoitz) UPV/EHUko Fisika Aplikatua I Saileko irakaslea da eta Zientzia Planetarioen Taldeko kidea.

—————————————————–

Eguzki Sistemari buruzko artikulu-sorta:

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>