¿Por qué los planetas gaseosos tienen lunas rocosas?

Portada Carbono en Europa

Cuando se piensa en satélites de planetas todo el mundo piensa en lunas rocosas, incluso en el caso de los planetas compuestos por gas. Pero, ¿cuál es la explicación a estos pequeños mundos sólidos pese a su proximidad a gigantes volubles?

Semillas del sistema solar, disco de acreción
Imagen de un proto sol con el disco de acreción orbitando a su alrededor. Fuente: CSIC

La formación de un Sistema Solar, los discos de acreción

Un sistema solar se forma a partir de una nube de polvo y gas. A través de las interacciones electromagnéticas primero y posteriormente gravitatorias se empiezan a aglutinar, de tamaños atómicos a microscópicos, crecen hasta formar cuerpos de decenas, cientos y miles de kilómetros.

Los ingredientes están presentes por todo el universo. El vacío está de todo menos vacío, no todas las partículas del Big Bang se han agregado en estrellas, planetas u otros. Y el espacio está lleno de estructuras como las nubes de gas. Estos son caldos primordiales para la formación de estrellas que tienen varios años de luz de diámetro (1 año luz= 9 460 730 472 580,8 km). 

En estos discos de acreción hay una gran cantidad de materiales muy diferentes, en el caso del Sistema Solar los que figuran señalados en la tabla periódica debajo de estas palabras.

Tabla periodica recortada
Fuente: Universidad de Oviedo

Existen varios tipos de elementos, que en una de las múltiples formas de clasificarlos se hace en función de su formación, porque solo existían dos elementos en el Big Bang, el hidrógeno y el helio. Después varios tipos de procesos naturales, como las supernovas, crearon el resto. Y en la actualidad la humanidad ha sido capaz de sintetizar artificialmente nuevos átomos.

En cualquier caso hay otra clasificación muy importante que deriva de esta y es la de los elementos volátiles. Estos son algunos de los más conocidos, muchos indispensables para la vida en la Tierra. El oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, el carbono, son algunos volátiles aunque no todos. Se caracterizan por un bajo peso atómico y sus relativamente bajas temperaturas de evaporación.

Estas características provocan que en los discos de acreción estos se vayan al borde exterior, donde se forman los planetas gaseosos y los helados. Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno e incluso el diminuto Plutón responden a este modelo. ¿Qué queda más próximo a la estrella? En efecto, planetas más pesados, rocosos, por ejemplo la Tierra es muy rica en silicio y los cuatro planetas interiores poseen núcleos de hierro.

Sobrevuelo Ío
Imagen del sobrevuelo de febrero de 2024 por la sonda Juno de Ío a una latitud de 9647 kilómetros. Fuente: NASA

Un Sistema Solar en miniatura, las lunas de Júpiter

Visto el Sistema Solar, ahora toca volar hacía el planeta más grande que lo compone. Júpiter es un sistema masivo, compuesto por una gran cantidad de satélites, actualmente se reconocen oficialmente 95. Para este caso lo mejor es descartar la mayoría y tomar los cuatro principales, descubiertos por Galileo en el siglo XVII.

De estos, Ío es el mundo más interior, con diferencia. Conocido por su infernal vulcanismo su composición es eminentemente sólida, ¿y atómicamente? No hay una completa exactitud pero puede tratarse de azufre fundido o rocas siliciclásticas, además, tendría un núcleo interno de hierro. Similitudes claras con los planetas rocosos del Sistema Solar. El resto de lunas galileanas no son rocosas.

Europa es el paradigma de los mundos océano, Ganimedes, pese a no ser tan conocido también se confirmó recientemente como otro. Y más dudas podría generar Calisto, no se ha visto vapor de agua escapar de su interior, pero hay otra prueba relevante. Esta luna no rocosa tiene un 99% del diámetro de Mercurio, sin embargo, apenas tiene un tercio de su masa. Esa densidad tampoco concuerda con la de un mundo océano, en su lugar, se cree que tiene una proporción casi igual de rocas y hielo. Estos hielos son algunos de agua y otros de dióxido de carbono. También se ha detectado presencia de silicatos.

Infografía de la misión JUICE
Infografía que muestra algunas de las principales características de la misión JUICE a las principales lunas de Júpiter. Fuente: ESA

Los procesos naturales son difíciles de descubrir, pero una vez se conocen, están por todas partes. El mismo sistema que explica el sistema solar aplica también a por qué los planetas que están formados por agua o hielo, pueden tener a su vez lunas rocosas. Contar dentro de nuestra parcela estelar un sistema como el joviano es un importante facilitador.

Martín Morala Andrés