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| Concepción artística del sistema solar en desarrollo, con el joven sol en el centro y los (proto)planetas acumulando polvo y restos del disco. Crédito: NASA |
El material de los sistemas solares interior y exterior se sigue encontrando en los meteoritos. Según la hipótesis más antigua, los residuos del Sistema Solar interior se aglomeraron en grumos cada vez más grandes, llegando gradualmente al tamaño aproximado de nuestra Luna. Las colisiones de estos embriones planetarios crearon finalmente los planetas interiores Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.
Sin embargo, una hipótesis más actual favorece un proceso de desarrollo alternativo: los guijarros de polvo de tamaño milimétrico se desplazaron desde el Sistema Solar exterior hacia el Sol. En su camino, se acumularon en los embriones planetarios del Sistema Solar interno y, poco a poco, los expandieron hasta su tamaño actual.
Ambas teorías se basan en modelos teóricos y simulaciones informáticas. Ambas describen un posible camino de formación de planetas.
Pero, ¿cuál es la correcta? ¿Qué proceso tuvo lugar? Para responder a estas preguntas, científicos de la Universidad de Münster (Alemania), el Observatorio de la Costa Azul (Francia), el Instituto Tecnológico de California (EE UU), el Museo de Historia Natural de Berlín (Alemania) y la Universidad Libre de Berlín (Alemania) determinaron la composición exacta de los planetas rocosos Tierra y Marte.
Los científicos presentaron una comparación muy completa de la composición isotópica de la Tierra, Marte y el material de construcción prístino del Sistema Solar interior y exterior. Los resultados podrían alterar nuestra comprensión del proceso que formó los planetas Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.
El Dr. Christoph Burkhardt, de la Universidad de Münster, primer autor del estudio, declaró: "Queríamos averiguar si los bloques de construcción de la Tierra y Marte se originaron en el Sistema Solar exterior o en el interior. Para ello, los isótopos de los metales raros titanio, circonio y molibdeno encontrados en trazas minúsculas en las capas externas de ambos planetas, ricas en silicato, proporcionan pistas cruciales. Los isótopos son diferentes variedades de un mismo elemento, que solo difieren en el peso de su núcleo atómico".
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| Los cuatro planetas terrestres: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Crédito: NASA/Lunar and Planetary Institute |
Los científicos suponen que la distribución del material en el Sistema Solar primitivo y de otros isótopos metálicos no era uniforme, sino que se basaba en la distancia al Sol. De ahí que posean información crucial sobre el origen de los componentes de ciertos cuerpos en el Sistema Solar primitivo.
Como referencia, los científicos utilizaron dos tipos de meteoritos. Estos meteoritos generalmente llegaron a la Tierra desde el cinturón de asteroides. Además, se consideran principalmente material prístino de los inicios del Sistema Solar.
Mientras que las denominadas condritas carbonosas, que pueden contener hasta unos pocos porcentajes de carbonos, se originaron más allá de la órbita de Júpiter y solo se trasladaron posteriormente al cinturón de asteroides debido a la influencia de los crecientes gigantes gaseosos, sus primos más pobres en carbono, las condritas no carbonosas, son verdaderos hijos del Sistema Solar interior.
Los científicos han estudiado la composición isotópica precisa de las capas de roca exterior accesibles de la Tierra y de ambos tipos de meteoritos. Sin embargo, no se han realizado análisis comparativamente exhaustivos de las rocas marcianas.
Los científicos examinaron muestras de 17 meteoritos marcianos, que pueden asignarse a seis tipos típicos de roca marciana. También investigaron la abundancia de tres isótopos metálicos diferentes.
Las muestras de meteoritos marcianos fueron primero pulverizadas y sometidas a un complejo pretratamiento químico. A continuación, los científicos utilizaron un espectrómetro de masas de plasma multicolector para detectar pequeñas cantidades de isótopos de titanio, circonio y molibdeno. Posteriormente, realizando simulaciones por ordenador, los científicos calcularon la proporción en la que el material de construcción que se encuentra hoy en día en las condritas carbonáceas y no carbonáceas debe haberse incorporado a la Tierra y a Marte para reproducir sus composiciones medidas.
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| El meteorito marciano Elephant Moraine (EETA) 79001. Los científicos examinaron estos y otros meteoritos marcianos en el estudio. Crédito NASA/JSC |
Al hacerlo, consideraron dos fases diferentes de acreción para dar cuenta de la diferente historia de los isótopos de titanio y circonio y de los isótopos de molibdeno, respectivamente.
Sus resultados muestran que las capas rocosas exteriores de la Tierra y Marte tienen poco en común con las condritas carbonosas del Sistema Solar exterior. Solo representan alrededor del cuatro por ciento de los componentes originales de ambos planetas.
El Prof. Dr. Thorsten Kleine, de la Universidad de Münster, declaró: "Si la Tierra y Marte primitivos hubieran acretado principalmente granos de polvo del Sistema Solar exterior, este valor debería ser casi diez veces mayor. Por tanto, no podemos confirmar esta teoría de la formación de los planetas interiores".
Según Christoph Burkhardt, "la composición de la Tierra y Marte tampoco coincide exactamente con el material de las condritas no carbonosas. Las simulaciones por ordenador sugieren que otro tipo diferente de material de construcción también debe haber estado en juego."
"La composición isotópica de este tercer tipo de material de construcción deducida por nuestras simulaciones por ordenador implica que debe haberse originado en la región más interna del Sistema Solar".
Según Thorsten Kleine, "dado que los cuerpos procedentes de la proximidad del Sol casi nunca se dispersaron en el cinturón de asteroides, este material fue absorbido casi por completo en los planetas interiores y, por lo tanto, no apareció en los meteoritos."
"Se trata, por así decirlo, de un 'material de construcción perdido' al que hoy ya no tenemos acceso directo".
Según Christoph Burkhardt, "el sorprendente hallazgo no cambia las consecuencias del estudio para la teoría de la formación de los planetas. El hecho de que la Tierra y Marte contengan principalmente material del Sistema Solar interior encaja bien con la formación de planetas a partir de las colisiones de grandes cuerpos en el Sistema Solar interior."
Fuentes, créditos y referencias:
“Terrestrial planet formation from lost inner solar system material” by
Christoph Burkhardt, Fridolin Spitzer, Alessandro Morbidelli, Gerrit
Budde, Jan H. Render, Thomas S. Kruijer and Thorsten Kleine, 22 December
2021, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abj7601