¿Porque los planetas son esféricos?

¿Porque los planetas son esféricos? ¿Porque los planetas son esféricos?

A primera vista parece una pregunta tonta.... ¿Alguien vio alguna vez un planeta de otra forma?

¿Es verdad, nadie vio uno?... ( excepto el mundo bizarro en Superman , pero eso es otro cuento )...

¿ Pero porque?

Empecemos por el principio.

Primero debemos aclarar la formación del los planetas y el Sistema Solar.

Estos se formaron por colisiones entre planetesimales (objetos similares a los asteroides), por un proceso de acreción.

Estos cuerpos relativamente menores, fueron colisionando a baja velocidad, uniéndose en un solo cuerpo mayor.

En detalle la cosa es mas o menos así. Estos cuerpos inicialmente, se mantienen como agregados (pilas de escombros) por la gravedad mutua.

Si crecen lo suficiente, y bajo la presión de su gravedad, el propio peso los calienta, y puede fundirlos.

Aqui se produce el proceso de diferenciación (los materiales mas densos, como hierro y níquel van al nucleo) y adquieren cierta solidez que los hace resistentes a choques y rotación.

Esas pilas de escombros, si rotan muy rápido tienen a separarse creando dobles.

La estabilidad rotacional depende de la densidad.

Los cuerpos mas densos pueden girar mas rápidamente sin romperse, solo se achatan en los polos y se ensanchan en el ecuador.

Para que el cuerpo tome la forma esférica es preciso que alcance un equilibrio hidrostático.

¿Que es el equilibrio Hidrostatico?

El equilibrio hidrostático se produce cuando en un fluido las fuerzas del gradiente vertical de presión y la gravedad están en equilibrio.

En un fluido hidrostático no hay aceleración vertical neta.

¿Porque choques a baja velocidad?

Porque la enorme mayoría de estos objetos tenían órbitas casi circulares alrededor del Sol.

Por ello para poder colisionar tenían que tener órbitas similares y velocidades similares.

Igualmente había choques a alta velocidad y te imaginaras el final -catástrofe-.

¿Algo mas?

Siempre hay algo mas.

Hagamos un experimento mental.

Supongamos que tenemos la posibilidad de acumular material y hacer una montaña de la altura que queramos.

Empezamos por un monte de 100 metros, luego 1 km, 3 km, 8 km, alcanzamos la altura del Everest, y seguimos, 15, 30, 80, 200, 1000 kilómetros....

¿Es posible esto?

Tal vez no tendríamos que haber llegado tan al extremo para darnos cuenta que algo no parece funcionar.

 ¿Porque los planetas son esféricos?

Una montaña se mantiene erguida por dos fuerzas: la gravedad, que tiende a derribarla, y la cohesión del material que la forma, que tiende a mantenerla en pie.

Cuando el peso del material supera la fuerza de cohesión, sencillamente la montaña se derrumba.

Por ello una irregularidad posible en un asteroide, es imposible en la Tierra, y por eso los planetas y asteroides mayores son esféricos.

El asteroide Eros por ejemplo, mide 33x13x13 km, con un promedio de 20 km.

Si la Tierra fuera igual de deforme, mediría como promedio (números redondos) 13000 km, pero su forma seria de 21.000 x 8.000 x 8.000 km.....

  Habría una especie de montaña de 8000 km de altura.....

 
 Asteroide 216 Kleopatra rotando,secuencia real, tomada con telescopios gigantes desde la Tierra.

Para verlo debes picar en la imagen.

Si vamos a datos reales, la máxima irregularidad del Sistema Solar es el Monte Olimpo en Marte, con nada mas que 25 km de altura... impresionante, pero es solo el 0,7% del radio de planeta rojo.

Por ese motivo los asteroides pequeños son totalmente irregulares, y cuanto mas grandes, mas esféricos.

¿Cuando dejan de ser esféricos?

Depende de cada cuerpo.

En el caso del asteroide Vesta, uno de los asteroides mayores, se produjo la diferenciación, pero no se alcanzó el equilibrio hidrostatico, en cambio sí se alcanzo en Ceres que es casi esférico.

El equilibrio hidrostatico depende de la densidad, es por eso que los cuerpos rocosos necesitan un diámetro de mas de unos 900km ( como el planeta enano Ceres).

Para alcanzar ese equilibro los de hielo, con menor densidad, lo alcanzan con unos 400km, (el caso de Mimas, satélite de Saturno que es de hielo).

Ahora veamos la cosa con números....

Tabla con datos de astros menores:

Asteroide Diam. Diam. ~Masa
Numero y nombre (km) Prom.(km) 10e15 kg
--------------- -------- ------- ---------
1 Ceres 960 x 932 950 870.000
2 Pallas 570 x 525 x 482 526 318.000
Mimas (Sat) 396 396 375.000
4 Vesta 530 530 300.000
Hyperion (Sat) 266 266 5.590
Amalthea (Jup) 250 × 146 × 128 167 2.080
Phoebe (Sat) 230 x 220 x 210 214 8.290
243 Ida 58 x 23 40 100
253 Mathilde 66 x 48 x 46 53 103,3
433 Eros 33 x 13 x 13 20 6,69
951 Gaspra 19 x 12 x 11 14 10
4179 Toutatis 4,6 x 2,4 x 1,9 3 0,05

Donde Diámetro = proporciones reales del cuerpo.
Diam. Prom. = Es el promedio de las tres.
cuando indica entre paréntesis Sat o Jup, es un satélite de ese planeta.
Ceres es ahora considerado un Planeta Enano.



¿Porque los planetas son esféricos?La linea roja es la relación entre la masa y el diámetro de los objetos menores.

Las imágenes de los objetos son reales y no están a escala.

La linea celeste es el limite debajo del cual los objetos de hielo son esféricos.


La linea verde es lo mismo, pero para objetos rocosos.



Probablemente los asteroides no se fragmentan como piensas .

El Sistema Solar primitivo era una galería de tiro. Las colisiones de cuerpos más pequeños ocurrían con mucha más frecuencia de lo que vemos hoy, dejando sus marcas en la Luna y Mercurio.

A una escala mayor, las simulaciones muestran que la Tierra colisionó con un objeto del tamaño de Marte hace miles de millones de años.

Así que se nos perdona que pensáramos que son las colisiones de asteroides las que causan que estos diminutos cuerpos se fragmenten, dados sus números y la historia de nuestro barrio en el Sistema Solar.

 
Ilustración artística de la fragmentación de un asteroide. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Pero resulta que, según un nuevo estudio, los asteroides más grandes probablemente tienen otra forma de romperse.

“Para los asteroides de aproximadamente 100 metros de diámetro las colisiones no son la causa principal de ruptura; es la rápida rotación”, señaló el Observatorio Astrofísico Smithsonian.

“Además, dado que la tasa de colisiones depende de la cantidad y tamaños de los objetos, pero la rotación no, sus resultados discrepan fuertemente con los modelos previos de asteroides pequeños producidos por colisiones”.

Resulta que la rotación tiene un fuerte efecto sobre los cuerpos pequeños. En primer lugar, el asteroide tiene emisiones que pueden producir un giro; agua evaporándose, o su superficie expandiéndose debido al calor del Sol. Además, la presión del Sol sobre el asteroide crea rotación.

Estos diferentes efectos en el momento justo pueden causar una fragmentación catastrófica.

Como una simulación (junto con observaciones del telescopio Pan-STARRS), el resultado de la investigación no es completamente seguro.

Pero el modelo muestra una seguridad del 90% de que los asteroides en el cinturón principal (entre Marte y Júpiter) experimentan fragmentaciones de esta manera, al menos una vez por año.

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