La anomalía de Ceres

Planeta B

Nuestro Sistema Solar es una caja de sorpresas, y es que a veces encontramos cosas en lugares verdaderamente inesperados. Si no, que se lo digan a Giuseppe Piazzi, que en 1801 descubrió el planeta enano Ceres. Y es aquí donde empieza nuestra historia, porque la de Ceres es, sin lugar a dudas, una historia de dar verdaderos tumbos.

La superficie de Ceres, un lugar lleno de sorpresas. Imagen cortesía de: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

De hecho, sin tener en cuenta otros asuntos, y solo fijándonos en la nomenclatura, Ceres tuvo una historia bastante turbulenta: Cuando se descubrió, primero se lo denominó planeta, ya que los astrónomos sospechaban que entre las órbitas de Marte y de Júpiter tendría que haber un planeta y no el aparente hueco que se observaba.

Pero llegó la segunda mitad del siglo XIX y Ceres entró en otra categoría, la de los asteroides, porque empezaron a aparecer otros cuerpos en órbitas similares a la de Ceres y se necesitó en aquel entonces crear una nueva para dar cabida a todos estos cuerpos recién descubiertos y cuyo número comenzaba a crecer.

Y por último, en 2006, volvió a cambiar de categoría para pasar a ser un planeta enano. ¿Por qué? Porque cumple dos de las tres condiciones de la definición de planeta. La primera, que gira alrededor del Sol, y la segunda, que tiene una forma esférica debido a su gran masa, lo que le permite alcanzar el equilibrio hidrostático y le confiere esa apariencia. Pero no cumplía el tercer requisito, que es el haber limpiado su órbita de otros cuerpos y establecido un dominio claro.

Pero la historia de Ceres podría ser mucho más sorprendente de lo que podría parecer a simple vista. El cinturón de asteroides, el lugar donde se encuentra Ceres, está formado por millones de objetos rocosos que “sobraron” de la formación de los planetas del Sistema Solar, como una inmensa reserva de fósiles que contiene una parte de la historia de esos primeros momentos de nuestro sistema planetario.

Al medir sus propiedades, los científicos se dieron cuenta de que algo no cuadraba: su densidad no cuadraba con la de un objeto rocoso, estando alrededor de los 2.15 g/cm3, mientras que la Tierra, por ejemplo, tiene 5.5 g/cm3 o Marte 3.9 g/cm3.

Si Ceres es un cuerpo sólido y rocoso porque se encontraba en el cinturón de asteroides, ¿a qué podría deberse esta diferencia de densidades? ¿Podría ser un objeto de ese tamaño tan poroso que su densidad bajase mucho? No lo parecía, ya que la mayoría de los poros deberían de estar cerrados por efecto de su propia masa y la gravedad.

Resulta que al menos una cuarta parte de su masa en realidad está formada por hielo, un porcentaje muy alto si lo comparamos con los demás cuerpos que lo rodean, y de ahí su baja densidad. No solo eso, en los últimos años se ha descubierto que parte de ese hielo se sublima -pasando del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido- debido a la energía que recibe del Sol.

Así podría ser la estructura interna de Ceres: En primer lugar, una corteza de unos 40 kilómetros de potencia formada por hielos, sales y minerales hidratados. De los 40 hasta los 100 kilómetros es posible que exista una capa formada por salmueras en estado líquido. Y a partir de los 100, un manto rocoso. Imagen cortesía de: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Este hecho de algún modo nos recuerda a los cometas, cuerpos formados por hielo de distintos volátiles (amoniaco, vapor de agua, dióxido de carbono…) que cuando se van acercando al Sol, debido a la sublimación de estos, desarrollan una cola muy característica y que, conforme se vuelven a alejar, la pierden.

Ante estos hechos, cabe la pregunta, ¿y si Ceres no se formó en el cinturón de asteroides? Un nuevo artículo publicado por Ribeiro de Sousa et al. (2022) sugiere que Ceres no es originario del cinturón de asteroides, sino que en realidad se formó mucho más lejos, migrando posteriormente hacia el interior del Sistema Solar.

Tanto sería así que, según los autores, Ceres podría haberse formado mucho más allá de la órbita de Saturno, donde volátiles como el amoniaco eran muy abundantes y donde las temperaturas eran lo suficientemente bajas como para que volátiles como el monóxido de carbono, dióxido de carbono y el amoniaco empezaran a condensarse y fusionarse junto con el vapor de agua para formar cuerpos cada vez más grandes. Un proceso similar al que se estaba dando en el Sistema Solar interior, pero en vez de con materiales rocosos o metálicos, con granos de distintos hielos.

Para llegar a esta conclusión, los investigadores esta vez han usado simulaciones informáticas para poder calcular la posibilidad de que Ceres provenga de tan lejos. Para ello, empezaron con la formación de los gigantes gaseosos, sembrando en distintas posiciones cuerpos similares a Ceres para estudiar cuál sería su comportamiento orbital a lo largo del tiempo, y mientras estos gigantes seguían creciendo y moviéndose por el Sistema Solar.

La migración de los gigantes gaseosos hacia el interior de los sistemas planetarios puede tener grandes consecuencias sobre la dinámica orbital del cinturón de asteroides. Imagen cortesía de: NASA/ESA/A. Feild, STScI.

A la vista de los resultados de las simulaciones, han llegado sugerido que distintos mecanismos, como las perturbaciones orbitales provocadas al pasar cerca de otros cuerpos como los gigantes gaseosos, con otros planetas en formación o incluso por el rozamiento con las partículas que todavía estaban alrededor del Sol en estas etapas era suficiente como para importar un objeto formado más allá de Saturno en el interior del Sistema Solar.

Pero no se quedan aquí, este equipo afirma que podría haber habido muchos más cuerpos similares a Ceres, incluso quizás superando en número los diez mil, y que varios de ellos podrían haber formado parte del cinturón de asteroides, pero la interacción gravitatoria con los planetas gigantes podría haberlos expulsado también de esta zona.

Aunque este tipo de estudios puedan resultarnos una mera curiosidad, lo cierto es que nos ayudan mucho a reconstruir la compleja dinámica de la formación planetaria y de la que todavía nos queda mucho por aprender y que, sin duda, nos permitirá comprender las diferencias entre los distintos planetas del Sistema Solar.

Referencia:

Ribeiro de Sousa, R., Morbidelli, A., Gomes, R., Neto, E., Izidoro, A. and Alves, A. (2022) Dynamical origin of the Dwarf Planet Ceres. Icarus, doi: 10.1016/j.icarus.2022.114933

Para saber más:

15 años con el planeta enano Plutón

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

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