La creació del Sistema Solar: 100 milions d'anys condensats en 109 línies

Fa uns 4.600 milions d’anys, quelcom va posar en marxa la màquina de la natura que acabaria creant el Sol, la Terra, ... i nosaltres. 

 Les galàxies, enormes ciutats de l’espai, contenen gran concentracions d’hidrogen en agrupacions que coneixem amb el nom de nebuloses. De vegades, les nebuloses es posen en moviment: les molècules d’hidrogen es comencen a atraure, gràcies a l’efecte de la gravetat, i el núvol comença a “caure”, lenta però inexorablement, sobre ell mateix.

Què és el que encén la metxa? No ho sabem del cert. Pot ser una explosió supernova propera, que comprimeix el núvol i engega el moviment inicial que col•lapsa la nebulosa. Pot ser, simplement, la pertorbació gravitatòria d’una estrella llunyana.

Fos el que fos el que va iniciar el procés, la nebulosa de la qual es va crear el Sol va començar a comprimir-se. La gravetat va anar actuant al llarg d’uns quants milions d’anys. En no gaire temps, a penes en uns pocs milions d'anys, la jove estrella, el Sol, es va formar. El col•lapse de l’hidrogen havia generat una bola que seguia caient cap al centre. La pressió i temperatura en l’interior de l’astre va anar creixent, fins que va arribar aproximadament als 10 milions de graus. En aquell moment, es va posar en funcionament la màquina de fusió nuclear: 4 nuclis d’hidrogen fusionats per donar un nucli d’heli, generant de pas una enorme quantitat d’energia, molta d’ella en forma de llum. El Sol va començar d’aquesta forma a generar la seva pròpia energia i a brillar de forma fulgurant.

Mentre tot això passava, al voltant de la futura estrella les llavors del Sistema Solar prenien forma. Abans he dit que la nebulosa que va crear el Sol estava formada per hidrogen. En realitat, això és una aproximació (tot i que molt bona). L’hidrogen és l’element més abundant de l’univers, i tot l’hidrogen que existeix va ser creat en els primers instants del mateix Big Bang. Però la mort de les primeres generacions d’estrelles va enriquir el material de l’univers amb nous elements químics (si no hagués estat així, avui no estaríem llegint aquest article!). La nebulosa, per tant, contenia altres elements. Quins elements? Doncs tots els que es troba a la Terra! No en va, el nostre planeta es formaria a partir de la mateixa nebulosa. Oxigen, nitrogen. Carboni. Sodi, Potassi, Clor. Or, Plom, Ferro. La taula periòdica complerta.

Mentre es formava el Sol al centre de la nebulosa, la resta d’ella, afectada també per la gravetat que s’anava concentrant al lloc que ocuparia el Sol, es trobava en rotació, com a forma que té la natura de conservar el moviment. Un enorme disc, en rotació i aplanat. En aquest disc, molts elements s’havien combinat entre ells. La temperatura, a les zones del disc properes al centre, eren altes. Allà estava naixent el Sol, i si bé aquest encara no generava la seva energia per fusió nuclear, la temperatura havia augmentat molt i la futura estrella irradiava part d’aquest calor, escalfant el disc de matèria que girava al seu voltant. Com és fàcil imaginar, la temperatura del disc anava baixant tal con ens allunyàvem del centre. Aquesta qüestió és clau per entendre com es van formar els planetes.

En cada zona del disc, la temperatura dictava quin material es mantenia en estat gasós, i quin podia condensar en estat sòlid. Per exemple, l’aigua, un component força volàtil com bé sabem, no es va poder condensar formant gel a les zones internes del disc, on es va haver de mantenir en estat gasós. Però a les zones més allunyades, la temperatura era suficientment baixa com per permetre que l’aigua prengués la forma sòlida del gel. El mateix passava amb altres components. El resultat va ser que la zona interior del disc es va poblar de petits fragments dels materials que podien sobreviure en estat sòlid a més altes temperatures. Com ara moltes formes de silicats, per exemple. També ferro i níquel.

Poc a poc, les petites partícules van anar xocant entre elles, i agregant-se. Primer, pols microscòpic. Després, petits fragments mil•limètrics. I més tard, pedres i roques. Mentre això passava a l’interior del disc, a les zones externes els fragments que xocaven i s’agregaven contenien molts més components volàtils gelats. Gel d'aigua, però també de diòxid de carboni, o de nitrogen. Components que no s'havien pogut condensar a les zones interiors del disc degut a les altes temperatures. Aquesta és la raó de la diferents composició dels planetes del Sistema Solar. Els planetes interiors, rocosos i amb nuclis de ferro i níquel: Mercuri, Venus, la Terra i Mart. Pobres en components volàtils. Tan pobres que la Terra es va crear sense aigua (es creu que tota l'aigua que tenim, inclosa la que ens forma a tu i a mi, ens la varen portar els asteroides i els cometes mitjançant enormes impactes quan el Sistema Solar era encara molt jove).

Els planetes exteriors es van enriquir, en canvi, de components volàtils. En un procés similar al que hem vist pels planetes interiors, els fragments sòlids es van anar agregant poc a poc. Aquestes zones del disc eren molt riques en gasos (a diferència de les zones interiors, on els gasos havien estat "escombrats" per la pressió del vent solar de l'estrella que estava naixent). Els fragments que creixien atreien fàcilment l'abundant gas, la qual cosa els feia créixer encara més. Els futurs planetes netejaven de material els seus voltants. Era una batalla per créixer. No tots els fragments acabarien formant planetes. Els que creixien més ràpidament impedien que els demés ho fessin, al robar-los els materials. Així es van crear els gegants del Sistema Solar: Júpiter i Saturn, formats bàsicament per gasos. I Urà iNeptú, formats també per gasos però amb grans quantitats d'altres components gelats.

Més enllà d'Urà i Neptú, es van formar milers i milers d'altres cossos, però no van poder créixer el suficient com per a convertir-se en grans planetes. Tan lluny, la densitat de material en el disc era baixa, i els xocs entre els fragments eren pocs. El creixement d'aquests projectes de planetes era molt lent, tan lent que no es va poder completar abans que el Sol comencés a brillar potent amb les primeres reaccions nuclears, i el vent solar netegés tot el gas que quedava en el disc i aturés el procés de formació de planetes. Tota aquesta zona és la que coneixem amb el nom de cinturó de Kuiper, i és on habita, per exemple, Plutó.

Els models més acceptats actualment situen, en el moment de la seva formació, Urà i Neptú més a prop del Sol del que estan avui, i possiblement invertits. És a dir, Neptú més a prop del Sol que Urà.

Aquells primers temps del recent format Sistema Solar eren un veritable caos. Degut a la interacció gravitatòria d'Urà i Neptú amb multitud d'altres petits cossos, els dos gegants van anar migrant cap a fora, i fins i tot varen intercanviar la seva posició. Com a conseqüència, gran quantitat de fragments varen ser expulsats cap a les zones més allunyades del Sistema Solar, formant el que avui coneixem com a núvol d'Oort, poblat per cossos rics en materials gelats, que, de tant en tant, pertorbats pel pas d'alguna estrella propera, cauen cap a l'interior del Sistema Solar donant lloc als cometes de llarg període.

El caos inicial es va anar ordenant, doncs, a base de xocs i expulsions. El disc de material que rodejava al Sol es va anar dispersant i desapareixent. I tot va quedar més o menys net i endreçat. Tot plegat, un procés que sembla que va durar menys de 100 milions d'anys.

Entre els planetes i altres cossos que es van formar, un d'ells va ser beneit extraordinàriament per la natura. Amb la dimensió suficient com per a que la seva gravetat pogués amarrar l'atmosfera que es va anar creant. Amb composició rocosa. Un planeta protegit de les partícules letals del Sol per un bon camp magnètic, gràcies al gir d'un dia sobre sí mateix i a la presència d'un nucli de ferro i níquel que actuava com una potent dinamo. Un món que va ser bombardejat per milers d'asteroides i de cometes, que devien regar el planeta amb aigua.

Un indret diferent als demés, com cap altre planeta que coneguem, i que es va convertir en el lloc triat per la natura per desenvolupar l'experiment de la vida.