¿Qué aspecto tenían los primeros cuerpos de nuestro Sistema Solar y cuál era su destino? Es difícil decirlo, porque no está claro que haya alguno de ellos. Mucho del material más antiguo fue barrido en los planetas. Muchos de los cuerpos más pequeños que quedan son producto de múltiples colisiones y quizás se hayan formado y vuelto a formar varias veces; algunos son poco más que pilas de escombros que apenas se mantienen unidas por la gravedad.

Sin un conocimiento de cómo se veían estos cuerpos, entonces es difícil determinar si nuestros modelos de la física del Sistema Solar primitivo son correctos y si es probable que estén en juego procesos similares en los sistemas exosolar.

Ahora, algunos investigadores han encontrado una manera de inferir el tamaño de los objetos presentes en el Sistema Solar temprano: observando los cráteres que dejaron cuando se estrellaron contra Plutón y Caronte. Los resultados sugieren una escasez de objetos de menos de 2 km de diámetro y sugieren que gran parte del material en el Cinturón de Kuiper fue rápidamente arrastrado hacia objetos más grandes, que de alguna manera evitaron chocar entre sí y liberar una nueva generación de fragmentos más pequeños.

Ser ceñido
Es relativamente fácil construir modelos del comportamiento de las partículas de polvo y hielo que orbitaron nuestro Sol en formación. Y un determinante clave de su posible precisión es su capacidad para formar objetos similares a los planetas, ya que sabemos que ese fue el destino final del Sistema Solar. Pero entender el Cinturón de Kuiper es más difícil, ya que no hay planetas grandes y nuestros telescopios no son lo suficientemente buenos para tener una idea clara de cuántos objetos pequeños hay.

Los modelos de la formación del Cinturón de Kuiper no son de mucha ayuda. Dependiendo de las suposiciones iniciales, a veces producen muchos objetos de tamaño pequeño a mediano que frecuentemente se fragmentan a través de colisiones adicionales. Cambie las suposiciones del modelo y obtendrá el rápido crecimiento de cuerpos grandes, lo que reduce la probabilidad de colisiones y limita la presencia de cuerpos más pequeños. Sin tener una idea de la distribución de tamaños de los objetos actuales del cinturón de Kuiper, es difícil averiguar cuál de estos modelos está más cerca de la derecha.

Una forma de controlar el tamaño de los objetos es mirar las marcas que dejan en otros objetos. Los objetos más grandes dejarán atrás los cráteres más grandes cuando se estrellan contra un planeta o la luna, por lo que la comprobación del tamaño de los cráteres puede darnos una idea de lo que una vez estuvo presente en el entorno cercano. Lo hemos hecho con las lunas de Júpiter y Saturno, pero es probable que ambos hayan visto impactos tanto de los objetos del cinturón de Kuiper como de los asteroides. Cualquier cosa con una superficie obvia más alejada en el Sistema Solar es en gran parte una imagen borrosa pixelada.

Eso cambió cuando New Horizons superó a Plutón y proporcionó las primeras imágenes detalladas de él y sus lunas. Muchos de estos fueron una resolución lo suficientemente alta como para permitir un conteo detallado de cráteres, por lo que un enorme equipo de científicos ahora ha echado un vistazo a lo que ha golpeado al planeta enano y su luna más grande, Caronte.

Va a lo grande
Uno de los desafíos en el proyecto es que Plutón es geológicamente activo. Sputnik Planitia, el plano en forma de corazón de Plutón, es una masa de hielo de nitrógeno que se agita lentamente; Esencialmente no hay cráteres en absoluto. En contraste, Vulcan Planitia de Caronte parece haber visto un extenso crovolcanismo, pero esto sucedió con la suficiente antelación en la historia del cuerpo que el área está llena de cráteres. Para lidiar con este tipo de diferencias, los investigadores realizaron múltiples análisis, cada uno para un área con un solo tipo de terreno. Si alguno de estos destruye cráteres de un tamaño específico, debe destacarse.

Todas las imágenes tenían resoluciones donde cada píxel tenía menos de 850 metros de ancho; Muchos tenían una resolución de menos de 200 metros. Para el contexto, un objeto de un kilómetro de diámetro haría un cráter de aproximadamente 13 kilómetros de ancho. Por lo tanto, el equipo pudo detectar algunos impactos causados ​​por objetos de solo 100 m de ancho.

Independientemente de dónde se vieran, la misma tendencia general era evidente: no había suficientes cráteres pequeños. Por encima de los 10 km de ancho, la tasa de cráteres es lo que se esperaría para una distribución uniforme de los tamaños del impactador (lo que significa que espera menos objetos grandes). Pero a menos de 10 km, las cosas caen dramáticamente.

Los investigadores volvieron y observaron el tipo de procesos que podrían borrar selectivamente pequeños cráteres y se quedaron vacíos. La congelación de los gases de la atmósfera podría llenar cráteres más pequeños en Plutón, pero Caronte no tiene atmósfera. Una región de Plutón muestra menos cráteres pequeños y grandes parcialmente llenos, pero el resto no. El crovolcanismo parecía ocurrir al principio de la historia de Caronte, pero se detuvo lo suficientemente rápido como para que las regiones volcánicas tengan una gran colección de cráteres.

Entonces, en general, la escasez de pequeños cráteres parece ser real. Y pasar del cráter al impactador significa que parece haber menos objetos de los que se esperan en el cinturón de Kuiper con un diámetro inferior a 1 km. Un grupo de cuerpos que se encuentran en "equilibrio de colisión", lo que significa que se chocan entre sí lo suficiente como para crear una distribución uniforme de tamaños, tendría muchos más objetos pequeños. Así que el recuento de cráteres parece sugerir que la mayoría de los objetos del cinturón de Kuiper van a ser primordiales; han sobrevivido ilesos desde los albores del Sistema Solar. Eso, a su vez, significa que es probable que cualquier muestreo de cometas que hagamos nos proporcione una imagen del Sistema Solar temprano.

El análisis también implica que los procesos que construyeron los objetos del Cinturón de Kuiper efectivamente convirtieron la masa en la construcción de objetos más grandes. Hay modelos que hacen esto comenzando con una distribución desigual de los materiales de partida, que se ve reforzada por las fuerzas gravitacionales que generan. Y mientras estos resultados son específicos del Cinturón de Kuiper, es probable que físicos similares se apliquen a otras áreas del Sistema Solar.

Science , 2019. DOI: 10.1126 / science.aap8628 ( About DOIs ).