El misterio de Mercurio, el planeta que los científicos creen que no debería existir

Una mirada rápida a Mercurio podría catalogarlo como el planeta más aburrido del Sistema Solar. Su superficie árida tiene pocas características notables, no hay evidencia de agua en su pasado y la escasa atmósfera del planeta es tenue en el mejor de los casos. La probabilidad de encontrar vida entre sus cráteres rasgados es inexistente.

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Sin embargo, al mirar más de cerca, Mercurio es un mundo fascinante e improbable, envuelto en misterio.

Los científicos planetarios continúan desconcertados por la mera existencia del planeta más cercano a nuestro Sol. Es pequeñísimo, con 20 veces menos masa que la Tierra y apenas más ancho que Australia. Pero Mercurio es el segundo planeta más denso de nuestro Sistema Solar, después de la Tierra, debido a un gran núcleo metálico que representa la mayoría de su masa.

La órbita de Mercurio -que acaricia de cerca nuestro Sol- también se encuentra en una rara ubicación que los astrónomos no pueden explicar del todo. Esto encaja en una cuestión crucial: no tenemos idea de cómo se formó Mercurio. Hasta donde podemos entender, el planeta simplemente no debería existir.

El misterio de dónde vino Mercurio, cómo se formó y por qué se ve como aparece hoy día es uno de los más grandes del Sistema Solar.

Sin embargo, algunas de estas respuestas podrían estar en el horizonte.

Una misión conjunta de Europa y Japón llamada BepiColombo, lanzada en 2018, va actualmente camino a Mercurio.

La sonda será la primera visita al planeta en más de una década. Cuando entre en órbita - en noviembre 2026, luego de que un problema en uno de los propulsores atrasara su travesía- una de las metas clave será tratar de entender de dónde vino Mercurio.

Resolver cómo se formó Mercurio no sólo es importante para entender más sobre los orígenes de nuestro propio Sistema Solar, sino también para estudiar los planetas en torno a otras estrellas, los exoplanetas.

“Mercurio es probablemente lo más parecido que tenemos a un exoplaneta”, debido a su inusual formación, expresó Saverio Cambioni, un científico planetario del Instituto de Tecnología de Massachusetts, en EE.UU. “Es un mundo fascinante”.

Los astrónomos se dieron cuenta por primera vez de que algo andaba mal con Mercurio después de que la nave Mariner 10 de la NASA sobrevolara el planeta tres veces en 1974 y 1975, las primeras visitas de la humanidad a lo más profundo del Sistema Solar.

Esos sobrevuelos resultaron en medidas iniciales de la gravedad del planeta, aportando un vistazo al interior de Mercurio por primera vez y revelando sus raras entrañas.

La Tierra, Venus y Marte tienen núcleos ricos en hierro que representan más o menos la mitad de sus radios. El de la Tierra está separado entre un núcleo interno sólido y un núcleo exterior líquido, que se agita para producir el campo magnético que protege nuestro planeta. Arriba está el manto y luego la corteza, donde vivimos.

Mercurio es por completo diferente. El núcleo constituye casi el 85% de su radio, con sólo un delgado manto rocoso y corteza encima. Eso es lo que está detrás de la increíble densidad del planeta, pero el por qué su estructura terminó siendo como es no está del todo claro.

“La formación de Mercurio es un problema importante”, señala Nicola Tosi, científico planetario del Centro Aeroespacial Alemán en Berlín. “Todavía no está claro por qué Mercurio es así”.

Una misión posterior a Mercurio, la misión Messenger de la NASA que orbitó el planeta entre 2011 y 2015, sólo planteó más interrogantes. Orbitando el Sol a sólo 60 millones de kilómetros de distancia, las temperaturas durante el día en Mercurio pueden alcanzar un máximo de 430ºC mientras que en la noche pueden descender hasta -180ºC.

Pero a pesar de estas temperaturas extremas, Messenger encontró que Mercurio tenía elementos volátiles como potasio y el radioactivo torio en su superficie, que se deberían haber evaporado hace mucho tiempo con la radiación solar. Moléculas complejas como el cloro y hasta el hielo de agua atrapados en los cráteres polares bajo sombras del planeta también fueron encontrados en la superficie.

Este tipo de descubrimientos han dado peso a la idea que Mercurio realmente no pertenece en su lugar actual alrededor del Sol. Desde hace tiempo, los astrónomos han tratado de explicar la posición de Mercurio en el Sistema Solar, en una región donde no creemos que un planeta como este pueda haberse formado con facilidad.

Mercurio es “un dolor de cabeza”

Sabemos que los sistemas solares como el nuestro empiezan con un disco de polvo y gas en torno a estrellas. Lentamente, los planetas excavan huecos en este disco, creciendo en tamaño a medida que absorben más material.

Pero mercurio está demasiado lejos de Venus como para que esto tenga sentido basado en los modelos de cómo se formaron los planetas. No importa qué parámetros ajusten los científicos de dinámicas planetarias. Simplemente no pueden encontrarle la vuelta a Mercurio tal cual lo vemos hoy día.

“Es un dolor de cabeza”, reconoce Raymond. “Terminas con cero Mercurios”.

Los astrónomos han invertido años refinando modelos y poniendo a prueba ideas de cómo pudo haberse formado Mercurio, y hay unos cuantos escenarios posibles. Uno de los más discutidos es la idea de que Mercurio alguna vez fue mucho más grande, tal vez el doble de su volumen actual y casi del tamaño de Marte. También pudo haber orbitado el Sol a una distancia más apartada.

Esta idea está respaldada por los niveles de potasio y torio detectados en Mercurio, que son mucho más similares a los de Marte, un planeta que se formó mucho más lejos del Sol.

La teoría es que, en algún momento en sus primeros 10 millones de años de existencia, ese proto Mercurio fue impactado por un objeto enorme, tal vez otro planeta del tamaño de Marte.

La colisión despojó al planeta de sus capas exteriores -la corteza y el manto- dejando sólo el núcleo denso rico en hierro que forma la mayor parte del planeta que vemos hoy.

Esta explicación es quizás la que más fuertemente apoyan los astrónomos en la actualidad, dice Alessandro Morbidelli, un científico de dinámicas planetarias del Observatorio Côte d’Azur en Niza, Francia.

“La interpretación general es que Mercurio sufrió un impacto gigante que le quitó la mayoría del manto”, comenta.

Tuvo que haber sido un impacto de roce, para que no hubiese destruido a Mercurio por completo.

Sin embargo, aunque los impactos eran comunes al comienzo del Sistema Solar, despojar de tanto material a Mercurio requeriría un choque a velocidades de más de 100 kilómetros por segundo, explica Cambioni, un escenario que no se cree probable porque la mayoría de los objetos estarían desplazándose en la misma dirección alrededor del Sol a velocidades similares en relación a cada uno, como automóviles transitando en una rotonda.

Un impacto de esos también despojaría a Mercurio de sus elementos volátiles, incluyendo el torio, lo que hace igualmente enigmática la detección de esos elementos por parte de Messenger.

¿Cómo pudieron haber sobrevivido semejante evento explosivo?

Aún sin un impacto, no está claro cómo estos elementos podrían permanecer todavía en Mercurio.

“Algo tan cercano al Sol no debería ser rico en volátiles”, indica David Rothery, un geocientífico planetario de la Open University en Reino Unido que es codirector del Espectrómetro de Imágenes de Rayos X de Mercurio (MIXS, por sus siglas en inglés) a bordo del BepiColombo, el instrumento que estudiará los elementos volátiles del planeta.

“Así que, ¿será que Mercurio empezó mucho más lejos o son las cosas que se fueron agregando a Mercurio las que empezaron más lejos?”.

Tal vez Mercurio no sufrió un impacto, sino que fue él mismo el que impactó, estrellándose contra otro planeta -como Venus- antes de terminar en su ubicación actual.

Es una idea que promete, porque podría ser más fácil despojar el manto de Mercurio en ese tipo de choque. “Es más fácil explicar a Mercurio como el que impactó y no el que fue impactado”, dice Olivier Namur, geólogo planetario de la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica.

No hubiese sido la única bala de cañón del tamaño de un planeta volando por el Sistema Solar en sus inicios. Se cree que nuestra propia Luna fue formada cuando un objeto del tamaño de Marte llamado Tea se estrelló contra la Tierra en su infancia, sacándole un gran trozo.

Otras teorías

En cualquiera de los escenarios de impacto de Mercurio, no está claro por qué los escombros rocosos arrojados al espacio no volvieron a asentarse sobre el planeta o crearon sus propias lunas (Mercurio no las tiene).

Una posibilidad podría ser un proceso llamado pulverización de colisión, en el que el material arrojado por Mercurio quedó triturado en polvo que luego fue arrastrado por el viento solar.

“La pulverización de colisión son los mismos escombros triturándose en pedazos cada vez más pequeños”, comenta Jennifer Scora, experta en formación planetaria de la Universidad de Toronto, Canadá.

“Terminas con un Mercurio que es más pequeño y también más denso”. Pero el ritmo de pulverización que se requiere es alto para que esto funcione, tal vez más de lo que esperamos que suceda, indica.

Otro escenario es que no hubo tal impacto gigantesco, sino que Mercurio realmente se formó de material más cercano al Sol que era más rico en hierro.

En esta situación, que favorece Anders Johansen, experto en formación planetaria de la Universidad Lund, en Suecia, Mercurio se formó en una región del Sistema Solar que era mucho más caliente que los otros planetas, con estallidos del Sol primitivo esencialmente evaporando la mayoría del polvo ligero en la ubicación de Mercurio y dejando sólo el material más pesado rico en hierro para fusionarse.

“Así se podría conformar un planeta rico en hierro”, arguye Johansen.

Aquí también hay problemas con esta teoría. Si fuera cierta, ¿por qué dejaría Mercurio de crecer a su estado actual, en lugar de seguir acumulando material rico en hierro?

“Habría mucho material alrededor”, dice Johansen, así que no estamos seguros de por qué terminamos con el pequeño planeta que vemos hoy día.

Super Mercurios

En torno a otras estrellas vemos evidencia de versiones más grandes de Mercurio, conocidas como Super Mercurios, planetas densos y ricos en hierro mucho más masivos y grandes que la Tierra, pero todavía con un gran núcleo de hierro.

La razón por la que no hemos descubierto todavía planetas del tamaño de Mercurio es porque simplemente son muy pequeños para ser detectados contra la luminosidad e influencia gravitacional de su estrella anfitriona.

Las observaciones de otras estrellas sugieren que los Super Mercurios podrían ser bastante comunes en nuestra galaxia, dice Cambioni, representando tal vez del 10% al 20% de todos los planetas.

Eso también crea algunos problemas, porque, al igual que Mercurio, no sabemos cómo se conforman. “Son incómodamente comunes”, resalta Cambioni.

Hay incluso otra teoría sobre la creación de Mercurio: que los planetas interiores no se formaron como están ahora, sino que se movieron un poco.

En ese modelo del Sistema Solar, los planetas interiores Mercurio, Venus, la Tierra y Marte podrían haberse formado en dos anillos de materiales distintos alrededor del Sol. La Tierra y Venus se formaron junto a Mercurio en el anillo interior, antes de “migrar y dejar atrás a Mercurio”, dice Raymond, debido a su menor masa.

Una modelación de Matt Clement, científico de dinámica planetaria de la Universidad de Oxford, en Reino Unido, sugiere que los planetas rocosos se pudieron formar mucho más cerca del Sol, dentro de la actual órbita de Mercurio, antes de alejarse al exterior.

“Mercurio queda fuera de la acción y se queda sin material”, sostiene Clement. La idea no explica del todo por qué Mercurio tendría un núcleo tan grande, a menos que se hubiera trasladado a una región del Sistema Solar más rica en hierro, pero sí explica por qué el planeta tiene ese tamaño y su distancia de Venus. “Creo que se necesita la migración”, dice Clement.

También hay unas ideas más inusuales. ¿Qué pasaría si Mercurio no es un planeta rocoso en sí mismo, pero el núcleo desnudo de un planeta de gas gigante como Júpiter cuya atmósfera fue arrancada?

Aunque esa idea ha sido propuesta, Cambioni no la cree probable. “Es muy difícil remover la atmósfera de un planeta del tamaño de Júpiter”, afirma, debido a su inmensa gravedad.

Todo esto provee a los astrónomos con muchas pistas, pero sin un consenso de cómo se formó Mercurio. BepiColombo podría aportar algunas respuestas.

Cuando la misión -que es en realidad dos naves espaciales operadas por la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Japonesa (JAXA) unidas- entre en órbita alrededor de Mercurio, las dos naves se separarán.

Usarán sus instrumentos para mapear la composición de la superficie planetaria, al tiempo que estudiarán la gravedad y débil campo magnético de Mercurio, entre otras observaciones.

“BepiColombo tomará medidas adicionales que nos podrán informar sobre el origen de Mercurio”, dice Tosi. De interés particular será descubrir de qué está hecha la superficie y subsuperficie del planeta. “Saber esa composición pone restricciones a la formación del planeta”, añade Tosi.

Si Mercurio fue alguna vez más grande pero luego perdió material, eso hubiera creado un manto fundido temporal, un vasto océano de magma del cual podríamos ver evidencia hoy día. “Eso se solidifica de una manera particular”, apunta Tosi.

Las primeras imágenes enviadas desde la nave espacial cuando hizo su primer sobrevuelo a comienzos de este año todavía no han revelado evidencia de este océano de magma primordial, pero han mostrado la superficie de un planeta marcada por cráteres de impacto y rasgada por flujos de lava antiguos.

También se podían ver los remanentes de una inundación de lava de hace unos 3.700 millones de años, que se había endurecido en grandes áreas de superficie lisa y rellenando cráteres más antiguos.

Aunque mucho más reciente que el océano de magma que pudo haber existido, las distintivas arrugas en la superficie lisa indican que el planeta se ha estado contrayendo drásticamente desde entonces a medida que se ha enfriado durante miles de millones de años.

Las mediciones de gravedad de la sonda, que registran cuánto se deforma el planeta en respuesta a la gravedad del Sol mediante el rebote de un láser en su superficie, también deberían proporcionar a los científicos una mejor comprensión de la estructura del núcleo, otra pieza importante en la historia del planeta.

“Conocer la composición del núcleo también ayudará a reconstruir el origen de Mercurio”, afirma Tosi.

BepiColombo también debería revelar más sobre los elementos volátiles del planeta, que siguen siendo confusos. “Sabemos que Mercurio es rico en volátiles, pero desconocemos cuáles son todos”, afirma Rothery.

También podría ayudar a resolver otros misterios sobre Mercurio, como por qué su superficie, salpicada de cráteres, es tan oscura. El planeta solo refleja alrededor de dos tercios de la luz que refleja la Luna, lo que sugiere que podría haber una capa de material oscuro, como el grafito, que cubre la superficie.

Para verdaderamente entender el origen de Mercurio, sin embargo, los científicos sueñan con aterrizar en el planeta algún día -algo que originalmente fue parte de la propuesta de BepiColombo, pero que se descartó por costos y complejidad- y quizás hasta traer muestras a la Tierra.

“Lo que realmente queremos es una muestra de Mercurio”, expresa Rothery, lo que permitiría descifrar exactamente de qué está hecho el planeta.

No hay una misión de esas planeada para el futuro inmediato, pero ha habido algunas propuestas.

En vez de un aterrizaje, “nuestra mayor esperanza es encontrar un meteorito que se haya originado en Mercurio”, dice Rothery. Es algo que puede ser posible. Cientos de meteoritos de Marte se han encontrado en la Tierra, pero ninguno que sea definitivamente de Mercurio (ni de Venus).

Se ha sugerido que una clase rara de meteoritos en la Tierra, llamadas “aubritas” (un tipo de acondrita), son pedazos de un supuesto proto Mercurio, el planeta primario más grande que fue impactado por otro cuerpo.

La idea se considera una “especulación descabellada”, opina Morbidelli, pero no obstante es atractiva, porque tienen un química y mineralogía similar a lo que pensamos que sería un proto Mercurio.

Camille Cartier, petróloga de la Universidad de Lorraine, Francia, dirige un estudio de aubritas (un tipo de meteorito) para investigar esta posibilidad en los próximos años. “Tenemos una super colección” de meteoritos de aubrita, comenta, con unas 20 muestras diferentes recolectadas por su equipo. Ahora las estudiarán para investigar si verdaderamente son pedazos de Mercurio.

“Deberíamos tener evidencia sólida a favor o en contra de esta hipótesis”, indica Cartier.

Lo que está en juego para comprender la formación de Mercurio es entender cómo se forman los planetas. ¿Fue el planeta una pura casualidad, el resultado de una colisión aleatoria de alta velocidad en nuestro Sistema Solar, o algo más ubicuo? “Tal vez Mercurio no es un objeto tan raro y es el resultado natural de la formación planetaria”, propone Tosi.

Por ahora, el enigma de los orígenes de Mercurio perdura. ¿Por qué tenemos este extrañamente pequeño y super metálico planeta en nuestro Sistema Solar, y tendrán otras estrellas sus propios Mercurios?

En la superficie, Mercurio puede ser un mundo gris desprovisto de un interés obvio, pero en el fondo este mundo enigmático podría ser uno de los lugares más fascinantes del Sistema Solar.

“Es posible que Mercurio sea simplemente un planeta improbable”, dice Scora, uno que en la mayoría de las líneas temporales simplemente no debería existir, pero que en la nuestra sí existe.