Ciencia
Los planetas metálicos que son más densos que el hierro
El universo no deja de sorprendernos con la variedad de materiales de los que pueden estar hechos los planetas.
Hace unas semanas hablé sobre el descubrimiento de planetas más allá de nuestro sistema solar que podrían contener cantidades inmensas de diamantes. Estos planetas están compuestos principalmente por carbono y su composición es tan distinta a la de la Tierra que es difícil imaginar qué tipo de paisaje veríamos si aterrizásemos sobre su superficie. Aun así, existen otros mundos aún más extraños desperdigados por el universo: los planetas de hierro.
Pesando planetas
Vivir sobre la superficie de la Tierra nos puede dar la impresión de que el mundo que habitamos es bastante rocoso, pero el panorama es muy distinto bajo nuestros pies: sepultado bajo una capa de miles de kilómetros de roca se encuentra el inmenso núcleo metálico de nuestro planeta. Esta esfera de unos 7000 kilómetros de diámetro está compuesta principalmente por hierro y níquel y su temperatura es tan alta que su capa externa está fundida. Para entender el origen de este mazacote de metal hay que remontarse a la época en la que la Tierra se estaba formando, cuando los elementos más densos se hundieron hacia las profundidades del planeta por su propio peso.
Por supuesto, nadie ha excavado un agujero lo bastante profundo como para observar el núcleo metálico de nuestro planeta en primera persona, pero su existencia se puede deducir de manera indirecta a través de otros métodos. Uno de ellos consiste en averiguar la densidad de la Tierra a partir de su volumen y su masa, una tarea relativamente sencilla en el mundo actual porque el volumen de nuestro planeta se puede calcular a partir de su diámetro y los parámetros orbitales de la Luna nos dan una idea de cuál su masa. Al unir estos dos datos, obtenemos que la densidad media de la Tierra es de unos 5500 kilos por metro cúbico (kg/m³). En comparación, el agua tiene una densidad de 1000 kg/m³.
Ahora bien, la densidad de las rocas de la corteza y el manto terrestres ronda entre los 1600 kg/m³ y los 3500 kg/m³, muy por debajo de esa densidad media. Eso sólo puede significar una cosa: en las profundidades de la Tierra debe existir una gran masa de un material mucho más denso que está aumenta el valor de la densidad media de nuestro mundo. De hecho, la existencia de un núcleo denso de hierro y níquel es justo lo que se necesita para que las cuentas encajen (además, la existencia de ese núcleo metálico ha sido corroborada por el estudio de las ondas sísmicas).
Pues, bien, resulta que esta misma lógica se puede utilizar para deducir la estructura interna de muchos de los miles de planetas que se están descubriendo alrededor de otras estrellas (también llamados exoplanetas). En este caso, el diámetro del planeta se estima a partir de la cantidad de luz que bloquea cada vez que pasa por delante de su estrella y su masa aproxima mediante sus interacciones gravitatorias con ella. La densidad que se obtiene uniendo estos dos parámetros nos proporciona pistas sobre la estructura interna de mundos que, curiosamente, se encuentran tan lejos que nuestros telescopios ni siquiera son capaces de resolver los detalles de su superficie.
Mundos de metal puro
El rango de densidades de los planetas de nuestro sistema solar es muy variado. Por ejemplo, Saturno es un gigante gaseoso con una densidad media tan baja que el planeta podría flotar sobre el agua (suponiendo que existiera un océano lo bastante grande para contenerlo, claro). En el otro extremo de la balanza, la alta densidad de Mercurio sugiere que posee un núcleo inmenso en relación con su tamaño.
Debido su gran núcleo metálico y su manto rocoso fino, Mercurio podría ser clasificado en la categoría de los «planetas de hierro». De hecho, es posible que muchos exoplanetas que presentan una gran masa en relación a su tamaño pertenezcan a esta clase de planetas con un núcleo metálico muy grande y muy poca roca.
Ahora bien, se han descubierto unos pocos exoplanetas que tienen densidades similares o incluso superiores a las del hierro puro. Dos ejemplos serían Kepler 100b y K2-38b, con una densidad de 7600 kg/m³ y 17500 kg/m³ (la altísima densidad de K2-38b sugiere que el material de su interior está extremadamente comprimido bajo el peso del propio planeta). En este caso, podríamos estar ante planetas desprovistos por completo de un manto rocoso y que son básicamente gigantescas bolas metálicas compuestas en su mayoría por hierro y níquel.
El origen de los planetas de hierro
La formación de este tipo de planetas aún es objeto de estudio. Aunque es cierto que la concentración de elementos densos como el hierro y el níquel es mayor en las inmediaciones de las estrellas durante el proceso de formación planetaria, las simulaciones sugieren que estos planetas ricos en metal no se forman de manera directa a partir de este material rico en metales. En su lugar, lo más probable es que estos planetas empiecen sus vidas con mantos rocosos relativamente gruesos y que pierdan gran parte de su roca a través colisiones cataclísmicas con cuerpos celestes de tamaño similar. De hecho, se cree que eso es precisamente lo que le ocurrió a Mercurio.
En cambio, los planetas de hierro que están en órbita alrededor de estrellas enanas blancas se habrían formado a través de un proceso distinto. En un artículo anterior expliqué que las enanas blancas son los cadáveres de estrellas similares al sol que han expulsado sus capas externas al espacio al final de sus vidas, dejando atrás los restos incandescentes y compactos de su núcleo. En el caso de la enana blanca SDSS J1228+1040, es posible que uno de los planetas que la rodeaba acabara envuelto en las capas externas de la estrella mientras se expandía. Durante el proceso, el manto rocoso del planeta se habría vaporizado y lo único que habría quedado sería su pequeño núcleo metálico, que ha permanecido en una órbita estable alrededor de la estrella muerta desde entonces.
El mero hecho de que puedan existir planetas compuestos de metal es fascinante e intentar imaginar cómo sería posarse sobre la superficie de uno de estos extraños cuerpos celestes es todo un ejercicio de imaginación. ¿Cómo sería su paisaje metálico? ¿Podrían llegar a poseer océanos formados por sustancias líquidas exóticas? ¿Cómo sería su clima, en caso de que lograran retener algún tipo de atmósfera? ¿Podría llegar a aparecer vida sobre ellos? Desde luego, el universo nos depara muchísimas sorpresas.
QUE NO TE LA CUELEN:
- Los exoplanetas están tan lejos y son tan pequeños en comparación con sus estrellas que los datos que se obtienen de ellos suelen tener cierto margen de error. Por tanto, la densidad de alguno de los objetos extrasolares que he mencionado en este artículo podría variar tras futuras observaciones.
REFERENCIAS (MLA):