La edad del Sol y de los planetas

En los últimos cien años los avances logrados por las observaciones astronómicas y la comprensión de los procesos físicos que ocurren en el cosmos, han permitido determinar que los astros aunque nos parecen eternos, en realidad están sujetos a leyes naturales que les dieron origen, que los hacen evolucionar y que finalmente los destruyen. 

El inicio del proceso que llevó a los científicos a comprender el complejo devenir de los cuerpos celestes, comenzó con las observaciones que los naturalistas hicieron a partir del siglo XVII sobre las capas superficiales terrestres. 

Al excavar, vieron que estaban estructuradas en diferentes estratos y que al profundizar en ellos, comenzaron a surgir restos fosilizados de plantas y animales ya extintos, hechos que indicaban que la Tierra ha pasado por diversos cambios y que su edad en realidad era mayor de lo que hasta entonces se había supuesto.

Así por ejemplo Mijail Lomonosov especuló hacia 1750 que la Tierra había existido por varios cientos de miles de años, mientras que Immanuel Kant estimó que tendría millones de años.  Experimentos realizados por Georges Louis Leclerc, conde de Buffon hacia 1774 y por William Thomson mejor conocido como Lord Kelvin en 1862, fijaron edades que oscilaban entre los ciento ochenta mil y los cuatrocientos millones de años. 

Sin duda un rango enorme, pero dada la magnitud del problema y el estado del conocimiento que en aquellos años se tenían acerca de la Tierra, esos resultados eran comprensibles, y sobre todo, iban en la dirección correcta.

Durante el siglo pasado, el estudio del decaimiento radiactivo de elementos como el hafnio y el tungsteno presentes en las rocas más antiguas que se han encontrado en la corteza terrestre, permitió establecer que nuestro planeta tiene una antigüedad de cuatro mil cuatrocientos setenta millones de años, valor que es compatible con resultados obtenidos del análisis de las muestras que en la década de 1970 fueron traídas de la Luna, así como con la edad que se ha determinado a algunos de los meteoritos más antiguos que han caído sobre la superficie terrestre.

Ahora bien, si la Tierra tiene esa edad, ¿cuál es la del Sol y de los otros planetas? Encontrar esas respuestas también ha necesitado mucho trabajo de los científicos y ha requerido de un proceso muy largo de observaciones, experimentos y acumulación y análisis de datos. 

La primera idea científica sobre este tema se debió al filósofo alemán Immanuel Kant, quien en su Historia Universal de la Naturaleza y Teoría acerca del Cielo publicada en 1755, especuló sobre el proceso de formación del sistema planetario. 

Partiendo de lo que entonces se había observado en el cosmos y usando la Ley Universal de Atracción Gravitacional, encontrada en 1687 por Isaac Newton, la cual establece que todos los cuerpos materiales se atraen entre sí en relación directa de sus masas y en forma inversa al cuadrado de la distancia que los separa. 

Kant afirmó que el Sol y los planetas se formaron por un largo proceso de contracción de una gran nebulosa gaseosa, cuyas partículas se fueron atrayendo entre sí por acción de esa ley, formando después de miles de millones de años y tras comprimirse a volúmenes muchas veces menores que  el que tenía la nube primitiva, los cuerpos que ahora observamos. 

Aunque la idea kantiana fue especulativa, sirvió como un punto de partida, ya que por aquellas fechas los telescopios de que dispusieron los astrónomos, comenzaban a permitir ver, aunque con dificultad, que en efecto en diversas direcciones del cosmos existían objetos con aspectos de pequeñas nubes informes, como las que postulaba Kant.

El siguiente gran avance en el proceso de comprensión de cómo y cuándo se formó el Sistema Solar, lo dio el matemático Pierre-Simone Laplace, quien en 1795 publicó su Exposición sobre el Sistema del Mundo, donde apareció su hipótesis nebular, que tomando las ideas de Kant, las llevó más lejos al hacer un análisis riguroso de lo que debería ocurrir en una nebulosa para que se formaran el Sol y los planetas. 

En esencia lo que Laplace hizo, fue dar explicaciones físicas sobre diversas características que se observan en los cuerpos del sistema solar, como que el Sol, que es el objeto más masivo, se encuentra al centro y ejerce su fuerza gravitacional sobre los planetas y los otros cuerpos que se hallan en el sistema, que se mueven en torno a éste en órbitas casi circulares, con un movimiento que va en la misma dirección que la rotación del Sol. 

Además, las trayectorias seguidas por los planetas son coplanares; que significa que todas ellas se hallan comprendidas prácticamente en el mismo plano. Para Laplace, estas características no eran producto del azar, sino impuestas por el proceso de contracción gravitacional que sufrió la nebulosa de la que se originó el sistema planetario, ya que al irse contrayendo esa gigantesca nube, en su parte central se fue aglutinando el material lo que aumentó su densidad. 

La nebulosa originalmente amorfa, conforme se condensaba comenzó a girar y aplanarse, llegando después de miles de millones de años a formar un disco en cuyo centro comenzó a brillar el Sol. 

El material restante siguió girando siempre en la misma dirección y poco a poco fue formando otras condensaciones de materia, que terminarían convirtiéndose en los planetas, que en algunos casos también formaron discos menores a su alrededor, de los que surgirían los satélites que ahora los orbitan. 

Mientras que el material sobrante de estos procesos, fue barrido por acción de la radiación emitida por el Sol y llevada a las partes más alejadas, donde permanecen congelados. Cuando algunos de esos escombros son perturbados, pueden viajar hacia el centro del sistema, dando origen a los espectaculares cometas que llegan a observarse incluso a simple vista.

En términos generales este es el modelo que explica en la actualidad la formación no solamente del Sol y sus planetas, sino de las demás estrellas. Las observaciones modernas nos muestran que estos procesos en realidad ocurren, y aunque nadie ha visto formarse una estrella, pues son sucesos que requieren miles de millones de años para suceder en completes, hay tantas estrellas que al observar el firmamento los astrónomos han encontrado evidencia de cada una de esas etapas. 

En efecto, los grandes telescopios, pero sobre todo los radiotelescopios han dejado ver que existen gigantescas nebulosas dispersas por el cosmos, formadas fundamentalmente de hidrógeno, que se hallan a temperaturas muy frías y densidades muy bajas. 

Parte de estas nubes se han fragmentado, formando otras más pequeñas, pero todavía muchas veces mayores que el Sistema Solar. Esos fragmentos están asociados con grupos de estrellas, que por sus características energéticas sabemos que son de reciente formación; apenas unos cuantos cientos de miles de años. 

Observando otras regiones se encuentran estrellas con características similares al Sol, cuyas edades están alrededor de los cinco mil millones de años. También se encuentran estrellas que son muy viejas, o que incluso han terminado su existencia como tales, dejando solamente restos del material que las formó.

Resumiendo, durante el último siglo, los astrónomos han entendido mejor el proceso de formación del Sol y de los planetas. Encontrando que éste se formó hace cinco mil millones de años, mientras que la Tierra y los otros planetas surgieron más o menos al mismo tiempo, hace unos cuatro mil quinientos años. 

Se sabe igualmente que el Sol está a la mitad de su existencia como estrella estable, lo que sin duda debe darnos una gran tranquilidad. Todos esos datos se han obtenido no solamente del estudio de los cuerpos del Sistema Solar mismo, sino también de la observación y análisis de lo que ocurre en otras partes del cosmos, así que para obtener respuestas particulares y locales, ha sido necesario armar un rompecabezas mucho más grande y complejo.

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