Nuestro hogar cósmico — ocho planetas, un Sol y un sinfín de cuerpos menores, inmersos en un espacio que la luz tarda más de medio año en atravesar.
El sistema solar está formado por el Sol y todo lo que está gravitatoriamente ligado a él. Solo el 0,14 % de la masa total corresponde a todo lo que no es el Sol — y sin embargo, esta ínfima fracción incluye ocho planetas, cientos de lunas, millones de asteroides y miles de millones de cometas. Los planetas se mueven casi todos en el plano de la eclíptica, el remanente aplanado del disco protoplanetario del que surgió el sistema. Una frontera fundamental divide el mundo de los planetas: la línea de nieve, situada en torno a 3–5 UA — el punto en el que compuestos volátiles como el agua, el metano y el amoníaco existían como hielo en el sistema solar primitivo y contribuyeron a la formación de los masivos planetas exteriores.
El Sol genera su energía mediante la cadena protón-protón (cadena pp): cuatro núcleos de hidrógeno (protones) se fusionan progresivamente en un núcleo de helio. El defecto de masa resultante se convierte íntegramente en energía según E = mc² — cada segundo se fusionan unos 620 millones de toneladas de hidrógeno en helio. La potencia irradiada es de 3,86 × 10²⁶ vatios. Sin embargo, la radiación solar tarda hasta 100.000 años en atravesar el difuso transporte radiativo desde el núcleo hasta la zona de convección; desde la fotosfera hasta la Tierra son entonces solo unos 8 minutos.
El Sol es una estrella de la secuencia principal de tipo G — en astronomía se la denomina "enana amarilla", aunque en realidad brilla en blanco (es la atmósfera la que le da un tono amarillento). Las estrellas de tipo G representan solo un 7 % de todas las estrellas de la Vía Láctea; la mayoría son enanas rojas (tipo M). Con su luminosidad y masa, el Sol se sitúa casi exactamente en el rango medio de las estrellas estables de la secuencia principal — poco espectacular para la astronomía, ideal para el origen de la vida.
Los cuatro planetas interiores se formaron dentro de la línea de nieve a partir de silicatos y metales. Los compuestos volátiles ligeros fueron evaporados por el viento solar y la intensa radiación temprana — lo que quedó fueron cuerpos densos y ricos en roca con núcleos metálicos. Su gravedad es demasiado débil para retener gases ligeros como el hidrógeno y el helio.
El planeta más cercano al Sol no posee una atmósfera real y por ello presenta las oscilaciones de temperatura más extremas del sistema. Un dato destacable: Mercurio gira en una resonancia espín-órbita de 3:2 — tres rotaciones propias corresponden exactamente a dos órbitas alrededor del Sol. A pesar de su pequeño tamaño, Mercurio tiene un núcleo de hierro extraordinariamente grande (85 % del radio), que genera un débil campo magnético.
El planeta más caliente del sistema solar — más caliente que Mercurio, a pesar de estar más lejos. La causa es un efecto invernadero extremo: la densa atmósfera de CO₂ (92 veces la presión terrestre) apenas deja escapar el calor. Además, Venus gira de forma retrógrada y extremadamente lenta (un día venusino dura 243 días terrestres, un año venusino solo 225). Allí el amanecer se observa por el oeste. Venus se considera una advertencia de lo que le podría ocurrir a una Tierra sin retroalimentación del efecto invernadero.
El único planeta conocido con agua líquida en su superficie y vida confirmada. La tectónica de placas regula a lo largo de escalas de tiempo geológicas el contenido de CO₂ de la atmósfera (ciclo carbonato-silicato) y estabiliza así el clima. El intenso campo magnético, generado por el núcleo externo líquido de hierro, protege la biosfera del viento solar. La Luna, relativamente grande, estabiliza la inclinación del eje terrestre (23,5°) y evita oscilaciones climáticas caóticas.
Marte alberga con el Olympus Mons el volcán más alto del sistema solar (21 km) y el mayor sistema de cañones, el Valles Marineris (4.000 km de largo, 7 km de profundidad). Hoy la atmósfera es demasiado tenue (0,6 % de la presión terrestre) para retener agua líquida — pero indicios geológicos demuestran que Marte tuvo agua líquida en su superficie hace 3–4 mil millones de años. La pérdida del campo magnético hace unos 4 mil millones de años permitió que el viento solar erosionara la atmósfera.
Más allá de la línea de nieve, los planetas pudieron acumular, gracias a los compuestos congelados (hielo, metano, amoníaco), suficiente masa para capturar mediante su gravedad también hidrógeno y helio de la nebulosa protoplanetaria. Los gigantes gaseosos están compuestos principalmente por H y He; los gigantes helados contienen una proporción mayor de "hielo" — término con el que en planetología se designan compuestos como H₂O, NH₃ y CH₄ en estado supercrítico o líquido, no hielo de agua sólido.
El planeta más grande supera en masa a todos los demás planetas juntos por más del doble. Su Gran Mancha Roja es una tormenta que ruge desde hace al menos 350 años, más grande que la Tierra. Júpiter es el planeta que rota más rápido (9 h 56 min) y, debido a su intensa fuerza de Coriolis, desarrolla marcadas bandas de nubes. Las cuatro lunas galileanas (Ío, Europa, Ganímedes, Calisto) — descubiertas en 1610 por Galileo — son cada una por sí sola mundos fascinantes: Ío es volcánicamente activa, Europa tiene bajo su corteza de hielo un océano global.
El espectacular sistema de anillos de Saturno está formado por miles de millones de fragmentos de hielo y roca (de 1 cm a varios metros) que se extienden a lo largo de 282.000 km de radio, pero tienen solo entre 10 y 100 m de espesor. Su densidad media de 0,69 g/cm³ es la más baja de todos los planetas — Saturno flotaría en el agua. La luna Titán tiene una densa atmósfera de nitrógeno y lagos de metano líquido. Encélado lanza géiseres de agua al espacio — un indicio de un océano subglacial.
Urano es el planeta más frío del sistema solar — a pesar de que Neptuno está más lejos. Apenas irradia calor interno, lo que sugiere una estructura interna inusual. Su rasgo más llamativo es la inclinación axial de 97,77°: prácticamente rueda sobre su órbita y muestra al Sol, alternadamente, uno de sus polos durante unos 42 años. Se cree que llegó a esta posición tras una colisión con un cuerpo del tamaño de la Tierra.
Neptuno tiene los vientos más fuertes conocidos del sistema solar — de hasta 2.100 km/h, a pesar de recibir muy poca energía solar. Por ello debe irradiar una enorme cantidad de calor interno. Su luna más grande, Tritón, lo orbita de forma retrógrada — un indicio de que Tritón no es una luna natural, sino un objeto capturado procedente del cinturón de Kuiper. Tritón se desplaza en espiral hacia Neptuno y será destrozado dentro de unos 3,6 mil millones de años.
La Zona Habitable (ZH), también llamada zona de Ricitos de Oro, es la región alrededor de una estrella en la que un planeta con atmósfera puede tener agua líquida en su superficie. Sus límites dependen de la luminosidad estelar, del albedo (capacidad de reflexión) del planeta y de la composición de su atmósfera. La ZH conservadora de nuestro sistema se sitúa entre 0,99 y 1,70 UA — Marte se encuentra en el límite exterior, pero, al carecer de una atmósfera suficiente, no se beneficia del efecto invernadero. Venus, por su parte, habría estado dentro de la ZH, pero perdió todos sus océanos de agua debido a un efecto invernadero desbocado.
Los modelos clásicos de la ZH solo describen planetas en la superficie. Pero también puede existir vida mucho más allá: la luna Europa de Júpiter y la luna Encélado de Saturno poseen, bajo gruesas cortezas de hielo, océanos globales de agua salada mantenidos calientes por fuerzas de marea. Encélado lanza activamente géiseres de agua al espacio, que la sonda espacial Cassini analizó — y en los que encontró compuestos orgánicos e hidrógeno molecular. Esto apunta a una actividad hidrotermal que en la Tierra ha albergado vida durante miles de millones de años. El concepto de ZH debe, por tanto, ampliarse con una zona subsolar que se extiende mucho más allá.
Entre, fuera y alrededor de los planetas, una gran variedad de objetos menores puebla el sistema solar — restos fósiles de la época de formación, cuerpos capturados o escombros de colisiones pasadas.
Voyager 1, lanzada en 1977, fue en 2012 el primer objeto de fabricación humana en cruzar la heliopausa — el límite entre el viento solar y el medio interestelar — a unas 121 UA. Desde entonces se encuentra en el espacio interestelar, pero todavía envía débiles señales de radio a la Tierra (tiempo de propagación: ~22 horas). Hasta el cinturón de Kuiper tardó solo unas décadas; hasta el borde interior de la nube de Oort necesitará aún unos 300 años, y hasta su borde exterior, ~30.000 años.
El sistema solar se formó hace unos 4,57 mil millones de años a partir de una nube molecular de gas y polvo en colapso. El desencadenante fue probablemente la onda de choque de una supernova cercana — lo que también explica por qué en el sistema solar primitivo había isótopos radiactivos de vida corta como el ²⁶Al, que solo se forman en eyecciones de supernova.
El número de planetas no es casualidad, sino consecuencia de la física del disco y de la gravedad: si están demasiado cerca entre sí, los planetas se desestabilizan a largo plazo; si están demasiado separados, no se acumula suficiente material. Las simulaciones por ordenador muestran que, entre muchas condiciones iniciales posibles, nuestro sistema presenta una estabilidad especial — posiblemente favorecida por la temprana formación de Júpiter, que "limpió" el material de asteroides e impidió la formación de un quinto planeta terrestre. Marte habría llegado a ser considerablemente más masivo bajo otras condiciones iniciales.