Científicos proponen una nueva hipótesis sobre la formación de Mercurio

La colisión entre dos cuerpos rocosos de masa similar podría explicar la formación de Mercurio, según un estudio publicado en Nature Astronomy.

Esta hipótesis, que se apoya en simulaciones numéricas avanzadas, podría transformar la comprensión sobre el origen del planeta más cercano al Sol.

Durante décadas, la explicación predominante sobre la formación de Mercurio sostenía que el planeta perdió la mayor parte de su corteza y manto tras un impacto catastrófico con un objeto de masa mucho mayor, según los autores.

Sin embargo, investigaciones previas basadas en simulaciones dinámicas han demostrado que este tipo de colisiones, en las que intervienen cuerpos de masas muy desiguales, son eventos sumamente infrecuentes en el contexto del Sistema Solar primitivo.

La hipótesis de los científicos sobre la formación de Mercurio

El nuevo trabajo, liderado por Patrick Franco, astrónomo doctorado del Observatorio Nacional de Brasil e investigador postdoctoral en el Institut de Physique du Globe de París, propone que un choque rozante entre dos protoplanetas de masas similares resulta mucho más probable y puede explicar tanto la composición como la estructura actual de Mercurio.

“Mediante simulación, demostramos que la formación de Mercurio no requiere colisiones excepcionales. Un impacto rozante entre dos protoplanetas de masas similares puede explicar su composición. Este escenario es mucho más plausible desde un punto de vista estadístico y dinámico”, explicó Franco.

El equipo de investigación partió del hallazgo, obtenido en estudios anteriores, de que las colisiones entre objetos de masas comparables son considerablemente más frecuentes que aquellas entre cuerpos muy desiguales. El objetivo fue comprobar si este tipo de eventos podría dar lugar a un planeta con las características observadas en Mercurio.

El escenario planteado sitúa la colisión en una fase relativamente tardía de la formación del Sistema Solar, cuando varios cuerpos rocosos de tamaño similar competían por espacio en las regiones internas, próximas al Sol.

Franco describió este entorno como “un vivero de embriones planetarios, interactuando gravitacionalmente, perturbando sus órbitas e incluso colisionando, hasta que solo quedaron las configuraciones orbitales bien definidas y estables que conocemos hoy”. Su formación académica incluye una licenciatura en matemáticas y una maestría en física por la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad Estadual Paulista, campus de Guaratinguetá (FEG-UNESP).

Para recrear este proceso, los investigadores emplearon la técnica de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH, por sus siglas en inglés), un método numérico computacional capaz de simular el comportamiento de gases, líquidos y sólidos bajo condiciones de grandes deformaciones, colisiones o fragmentaciones.

Esta herramienta, ampliamente utilizada en cosmología, astrofísica, dinámica planetaria, ingeniería y gráficos por computadora, se basa en la función lagrangiana desarrollada por Joseph Louis Lagrange (1736-1813), que describe la evolución de un sistema siguiendo el movimiento individual de cada partícula constituyente a lo largo del tiempo. A diferencia del enfoque euleriano, propuesto por Leonhard Paul Euler (1707-1783), que observa lo que ocurre en puntos fijos del espacio, el método lagrangiano adopta la perspectiva de la partícula en movimiento.

Los resultados obtenidos mediante simulaciones detalladas en hidrodinámica de partículas suavizadas permitieron a los autores reproducir con alta precisión tanto la masa total de Mercurio como su inusual proporción entre metal y silicato. El margen de error del modelo fue inferior al 5%, según destacó Franco.

Esta aproximación ayuda a explicar por qué Mercurio presenta una masa total baja pese a su núcleo metálico sobredimensionado y por qué conserva únicamente una delgada capa de material rocoso. El investigador señaló: “Asumimos que Mercurio tendría inicialmente una composición similar a la de los demás planetas terrestres. La colisión habría destruido hasta el 60% de su manto original, lo que explicaría su mayor metalicidad”.

El nuevo modelo también resuelve una limitación de los escenarios previos. En estos, el material desprendido durante la colisión suele reincorporarse al propio planeta, lo que impediría la desproporción actual entre núcleo y manto. En cambio, la hipótesis propuesta sugiere que, dependiendo de las condiciones iniciales, parte del material arrancado podría ser expulsado y no regresar jamás, lo que preserva la estructura observada. Franco argumentó: “En estos escenarios, el material arrancado durante la colisión es reincorporado por el propio planeta. Si este fuera el caso, Mercurio no presentaría su actual desproporción entre núcleo y manto. Pero en el modelo que proponemos, dependiendo de las condiciones iniciales, parte del material arrancado podría ser expulsado y no regresar jamás, lo que preserva la desproporción entre núcleo y manto”.

La incógnita sobre el destino de los escombros expulsados permanece abierta. Franco planteó que “si el impacto ocurrió en órbitas cercanas, una posibilidad es que este material fuera incorporado por otro planeta en formación, quizás Venus. Es una hipótesis que aún debe investigarse con mayor profundidad“.

El modelo desarrollado por el equipo de Franco podría aplicarse al estudio de la formación de otros planetas rocosos y contribuir a esclarecer los procesos de diferenciación y pérdida de material en el Sistema Solar primitivo. Los próximos pasos de la investigación contemplan comparaciones con datos geoquímicos de meteoritos y muestras obtenidas por misiones espaciales dedicadas al estudio de Mercurio, como BepiColombo, una iniciativa conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA).

A pesar de que Mercurio sigue siendo el planeta menos explorado del sistema solar, la situación está cambiando. “Hay una nueva generación de investigaciones y misiones en marcha, y aún quedan muchas cosas interesantes por descubrir”, concluyó Franco.