¿Cómo impactaría una 'supertierra' entre Marte y Júpiter en el sistema solar y, en particular, en la Tierra?

Emily Simpson, recién graduada de Florida Tech, ha publicado una investigación sobre un mapa del "destino alternativo" de nuestro sistema solar si albergara un planeta adicional entre Marte y Júpiter en lugar del cinturón de asteroides existente.

El artículo de Simpson, traducido al castellano, "¿Cómo podría un planeta entre Marte y Júpiter influir en el sistema solar interior? Efectos sobre el movimiento orbital, la oblicuidad y la excentricidad", fue publicado en Icarus, una revista dedicada a la publicación de investigaciones sobre estudios del sistema solar. Fue coescrito por su asesor, el profesor adjunto de ciencia planetaria Howard Chen. Desarrollaron un modelo 3D que simula cómo la arquitectura orbital del sistema solar puede haber evolucionado de manera diferente con la formación de un planeta que tiene al menos el doble del tamaño de la masa de la Tierra -una supertierra- en lugar de un cinturón de asteroides.

Un sistema alternativo con una supertierra entre Marte y Júpiter

¿Qué pasaría si el cinturón de asteroides, en lugar de formar el anillo de asteroides más pequeños que es hoy, hubiera formado un planeta entre Marte y Júpiter?, ¿Cómo afectaría eso a los planetas interiores, es decir, a Venus, la Tierra y Marte, en concreto?".

Según Chen, desde el descubrimiento del primer exoplaneta en 1992, los investigadores se han preguntado cuán comunes son los sistemas solares (un grupo de planetas que orbitan alrededor de una estrella), así como cuántos de esos sistemas planetarios son como el nuestro. Dijo que nuestro sistema solar es raro; la mayoría de los sistemas planetarios son más compactos que el nuestro, y muchos sistemas contienen planetas del tipo supertierra.

Comprender cómo cambiaría la habitabilidad de los planetas interiores de nuestro sistema solar (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) si hubiera una supertierra frente a Marte puede ayudar a guiar la investigación de los astrobiólogos sobre qué sistemas planetarios podrían albergar vida, dijeron los investigadores.

En su estudio, Simpson propuso cinco masas planetarias potenciales diferentes, que van desde el 1% de la masa de la Tierra hasta 10 masas terrestres. Con cada masa, modeló dos millones de años de órbita para encontrar qué tipo de impacto arquitectónico tendría cada masa en nuestro sistema solar. En concreto, hizo un seguimiento de los cambios en las oblicuidades de los otros planetas (cuánto se inclina un planeta sobre su eje) y las excentricidades (cuánto se desvía la órbita de un planeta de un círculo verdadero).

La oblicuidad influye en la intensidad de la temperatura en cada estación: una mayor inclinación crea temperaturas más intensas, mientras que una menor inclinación crea temperaturas más suaves.

La excentricidad determina la duración de cada estación: una excentricidad menor equilibra las cuatro estaciones en duraciones similares, mientras que una excentricidad mayor crea un desequilibrio en el número de días de cada estación.

Simpson y Chen descubrieron que las simulaciones con masas más bajas tuvieron un impacto menor en la habitabilidad de los planetas interiores. Encontraron algunos cambios en la oblicuidad (Marte se "bamboleó" un poco más, dijo Simpson), pero en general, el sistema solar interior siguió siendo habitable.

"Si tuviera una o dos masas terrestres, lo que sigue siendo un planeta bastante grande, nuestro sistema solar interior seguiría siendo bastante agradable. Podríamos experimentar veranos ligeramente más cálidos o inviernos más fríos debido a esta inclinación, pero aún podríamos vivir nuestras vidas", explicó Chen.

Sin embargo, en el caso de los planetas de mayor masa, se produjeron cambios más perjudiciales para la estructura del sistema. Al simular un planeta con una masa diez veces superior a la de la Tierra, Simpson descubrió que los planetas interiores presentaban una gran oblicuidad y excentricidad, lo que provocaba peligrosas diferencias de temperatura entre estaciones. La masa puede incluso haber empujado la órbita de la Tierra más cerca de Venus y más allá de la zona habitable en la que se encuentra actualmente.

Aunque hipotéticas, estas observaciones pueden ayudar a los astrobiólogos a predecir cómo y dónde la vida podría tener una oportunidad de sobrevivir en un sistema planetario. Esta investigación también proporciona una idea de cuán grande puede llegar a ser una supertierra antes de sofocar la posibilidad de vida a su alrededor.

"Si descubrimos un sistema similar al sistema solar, pero con una historia ligeramente diferente (en el que en lugar del cinturón natural hay un planeta), ¿podrían las regiones interiores de ese sistema planetario seguir siendo habitables? La respuesta es que depende del tamaño del planeta", dijo Simpson. "Si es demasiado masivo, eso probablemente significaría la perdición para los planetas dentro de su órbita".

Referencia

Emily Simpson, and Howard Chen, How might a planet between Mars and Jupiter influence the inner solar system? effects on orbital motion, obliquity, and eccentricity, Icarus, Volume 426,2025,116364,ISSN 0019-1035, https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116364