El Sol es la razón por la que estamos aquí. También es la razón por la que los marcianos o las venusinas no lo están.
Cuando el Sol era solo un bebé hace cuatro mil millones de años, sufrió violentos estallidos de radiación intensa, arrojando nubes y partículas abrasadoras y de alta energía en todo el sistema solar. Estos dolores de crecimiento ayudaron a la vida de las semillas en la Tierra temprana al encender reacciones químicaseso mantuvo a la Tierra caliente y húmeda. Sin embargo, estos berrinches solares también pueden haber evitado que la vida emerja en otros mundos al despojarlos de atmósferas y eliminar sustancias químicas nutritivas.
Lo destructivo que fueron estos arrebatos primordiales para otros mundos habría dependido de la rapidez con la que el bebé girara sobre su eje. Cuanto más rápido girara el Sol, más rápido habría destruido las condiciones de habitabilidad.
Esta pieza crítica de la historia del Sol, sin embargo, ha deslumbrado a los científicos, dijo Prabal Saxena, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Saxena estudia cómo el clima espacial, las variaciones en la actividad solar y otras condiciones de radiación en el espacio, interactúa con las superficies de planetas y lunas.
Ahora, él y otros científicos se están dando cuenta de que la Luna, donde la NASA enviará astronautas para 2024, contiene pistas sobre los antiguos misterios del Sol, que son cruciales para comprender el desarrollo de la vida.
"No sabíamos cómo era el Sol en sus primeros mil millones de años, y es muy importante porque probablemente cambió la forma en que evolucionó la atmósfera de Venus y la rapidez con la que perdió agua. También cambió la rapidez con la que Marte perdió su atmósfera,y cambió la química atmosférica de la Tierra ", dijo Saxena.
La conexión sol-luna
Saxena tropezó al investigar el misterio de la rotación del Sol temprano mientras contemplaba uno aparentemente no relacionado: ¿Por qué, cuando la Luna y la Tierra están hechas en gran parte de la misma materia, hay significativamente menos sodio y potasio en el regolito lunar, o en el suelo de la Luna, que enTierra del suelo?
Esta pregunta, también revelada a través de análisis de muestras lunares de la era de Apolo y meteoritos lunares encontrados en la Tierra, ha intrigado a los científicos durante décadas, y ha desafiado la teoría principal de cómo se formó la Luna.
Según afirma la teoría, nuestro satélite natural tomó forma cuando un objeto del tamaño de Marte se estrelló contra la Tierra hace unos 4.500 millones de años. La fuerza de este choque envió materiales a la órbita, donde se unieron en la Luna.
"La Tierra y la Luna se habrían formado con materiales similares, por lo que la pregunta es, ¿por qué la Luna se agotó en estos elementos?", Dijo Rosemary Killen, científica planetaria de la NASA Goddard que investiga el efecto del clima espacial en las atmósferas planetarias yexosferas
Los dos científicos sospecharon que una gran pregunta informaba a la otra: que la historia del Sol está enterrada en la corteza de la Luna.
El trabajo anterior de Killen sentó las bases para la investigación del equipo. En 2012, ella ayudó a simular el efecto que tiene la actividad solar sobre la cantidad de sodio y potasio que se envía a la superficie de la Luna o es arrastrada por una corriente de partículas cargadas desde elSol, conocido como el viento solar, o por potentes erupciones conocidas como eyecciones de masa coronal.
Saxena incorporó la relación matemática entre la velocidad de rotación de una estrella y su actividad de erupción. Esta idea fue derivada por científicos que estudiaron la actividad de miles de estrellas descubiertas por el telescopio espacial Kepler de la NASA: cuanto más rápido gira una estrella, más violenta encontraron."A medida que aprende sobre otras estrellas y planetas, especialmente estrellas como nuestro Sol, comienza a tener una imagen más amplia de cómo evolucionó el Sol con el tiempo", dijo Saxena.
Usando modelos informáticos sofisticados, Saxena, Killen y sus colegas piensan que finalmente pudieron haber resuelto ambos misterios. Sus simulaciones por computadora, que describieron el 3 de mayo en el Las letras del diario astrofísico , demuestre que el Sol temprano rotó más lento que el 50% de las estrellas bebés. Según sus estimaciones, dentro de sus primeros mil millones de años, el Sol tardó al menos 9 a 10 días en completar una rotación.
Determinaron esto simulando la evolución de nuestro sistema solar bajo una estrella lenta, media y luego de rotación rápida. Y descubrieron que solo una versión, la estrella de rotación lenta, fue capaz de disparar la cantidad correctade partículas cargadas en la superficie de la Luna para lanzar suficiente sodio y potasio al espacio con el tiempo para dejar las cantidades que vemos en las rocas de la Luna hoy.
"El clima espacial fue probablemente una de las principales influencias de cómo evolucionaron todos los planetas del sistema solar", dijo Saxena, "por lo que cualquier estudio sobre la habitabilidad de los planetas debe considerarlo".
Vida bajo el sol temprano
La velocidad de rotación del Sol temprano es en parte responsable de la vida en la Tierra. Pero para Venus y Marte, ambos planetas rocosos similares a la Tierra, puede haberlo impedido. Mercurio, el planeta rocoso más cercano al Sol, nuncatuve una oportunidad.
La atmósfera de la Tierra fue una vez muy diferente de la dominada por el oxígeno que encontramos hoy. Cuando la Tierra se formó hace 4.600 millones de años, una delgada envoltura de hidrógeno y helio se aferró a nuestro planeta fundido. Pero los estallidos del joven Sol eliminaron esa bruma primordialdentro de 200 millones de años.
A medida que la corteza terrestre se solidificó, los volcanes tosieron gradualmente una nueva atmósfera, llenando el aire con dióxido de carbono, agua y nitrógeno. Durante los siguientes mil millones de años, la vida bacteriana más temprana consumió ese dióxido de carbono y, a cambio, liberó metano y oxígenoen la atmósfera. La Tierra también desarrolló un campo magnético, que ayudó a protegerlo del Sol, permitiendo que nuestra atmósfera se transforme en el aire rico en oxígeno y nitrógeno que respiramos hoy.
"Tuvimos suerte de que la atmósfera de la Tierra sobrevivió a los tiempos terribles", dijo Vladimir Airapetian, un heliófísico y astrobiólogo de Goddard que estudia cómo el clima espacial afecta la habitabilidad de los planetas terrestres. Airapetian trabajó con Saxena y Killen en los primeros estudios del Sol.
Si nuestro Sol hubiera sido un rotador rápido, habría estallado con súper erupciones 10 veces más fuertes que cualquiera en la historia registrada, al menos 10 veces al día. Incluso el campo magnético de la Tierra no habría sido suficiente para protegerlo. Las explosiones del Solhabría diezmado la atmósfera, reduciendo la presión del aire tanto que la Tierra no retendría agua líquida. "Podría haber sido un ambiente mucho más duro", señaló Saxena.
Pero el Sol giraba a un ritmo ideal para la Tierra, que prosperó bajo la estrella primitiva. Venus y Marte no tuvieron tanta suerte. Venus estuvo una vez cubierto de océanos de agua y puede haber sido habitable. Pero debido a muchos factores, incluido el solarLa actividad y la falta de un campo magnético generado internamente, Venus perdió su hidrógeno, un componente crítico del agua. Como resultado, sus océanos se evaporaron en sus primeros 600 millones de años, según las estimaciones. La atmósfera del planeta se volvió espesa con dióxido de carbono,una molécula pesada que es más difícil de volar. Estas fuerzas condujeron a un efecto invernadero desbocado que mantiene a Venus a una temperatura de 864 grados Fahrenheit 462 grados Celsius, demasiado caliente para la vida.
Marte, más alejado del Sol que la Tierra, parecería estar más seguro de los estallidos estelares. Sin embargo, tenía menos protección que la Tierra. Debido en parte al débil campo magnético y la baja gravedad del Planeta Rojo, el Sol temprano gradualmente pudopara eliminar su aire y agua. Hace unos 3.700 millones de años, la atmósfera marciana se había vuelto tan delgada que el agua líquida se evaporó de inmediato al espacio el agua todavía existe en el planeta, congelada en los casquetes polares y en el suelo.
Después de influir en el curso de la vida o la falta de ella en los planetas internos, el envejecimiento del Sol disminuyó gradualmente su ritmo y continúa haciéndolo. Hoy, gira una vez cada 27 días, tres veces más lento que en su infancia.El giro más lento lo vuelve mucho menos activo, aunque el Sol todavía tiene arrebatos violentos ocasionalmente.
Explorando la Luna, testigo de la evolución del sistema solar
Para aprender sobre el Sol temprano, dijo Saxena, no necesita mirar más allá de la Luna, uno de los artefactos mejor conservados del joven sistema solar.
"La razón por la cual la Luna termina siendo un calibrador realmente útil y una ventana al pasado es porque no tiene una atmósfera molesta y no hay placas de tectónica que resurjan la corteza", dijo. "Entonces, como resultado, puedes decir, 'Hola, si las partículas solares o cualquier otra cosa lo golpean, el suelo de la Luna debería mostrar evidencia de eso '".
Las muestras de Apolo y los meteoritos lunares son un excelente punto de partida para sondear el sistema solar primitivo, pero son solo piezas pequeñas en un rompecabezas grande y misterioso. Las muestras provienen de una pequeña región cerca del ecuador lunar, y los científicos no sabencon total certeza de dónde provenían los meteoritos de la Luna, lo que dificulta su ubicación en el contexto geológico.
Dado que el Polo Sur es el hogar de los cráteres permanentemente sombreados donde esperamos encontrar el material mejor conservado en la Luna, incluido el agua congelada, la NASA tiene el objetivo de enviar una expedición humana a la región para 2024.
Si los astronautas pueden obtener muestras de tierra lunar de la región más austral de la Luna, podría ofrecer más evidencia física de la velocidad de rotación del bebé Sol, dijo Airapetian, quien sospecha que las partículas solares habrían sido desviadas por el antiguo campo magnético de la Luna 4 mil millones de añosHace y depositó en los polos: "Así que esperarías, aunque nunca lo hayamos visto, que la química de esa parte de la Luna, la expuesta al joven Sol, estaría mucho más alterada que la ecuatorialregiones. Así que hay mucha ciencia que hacer allí "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Original escrito por Lonnie Shekhtman y Miles Hatfield. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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