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| Estrella y disco protoplanetario Impresión artística de planetas formándose alrededor de una estrella joven. Nuevas mediciones muy precisas de isótopos de criptón procedentes de las profundidades de la Tierra muestran que el agua, el carbono y otros materiales volátiles se incorporaron a la Tierra antes de lo que se pensaba. (Observatorio Europeo Austral) |
Según la Universidad de California en Davis, el descubrimiento actual desafía la creencia generalizada de que la mayoría de los elementos volátiles de la Tierra fueron entregados cerca de la conclusión del desarrollo del planeta, que se caracteriza por el gran impacto formador de la luna.
"Nuestros resultados indican que la entrega de volátiles desde múltiples fuentes se produjo muy pronto en la formación de la Tierra", dijo la autora principal del estudio, Sandrine Péron, en un comunicado. Péron realizó la investigación como becaria postdoctoral en la UC Davis. Colaboró con el profesor Sujoy Mukhopadhyay, del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias.
La huella química del kriptón del manto profundo es muy similar a la de los meteoritos primigenios ricos en carbono, que podrían haber sido traídos desde los frígidos y lejanos confines del sistema solar. Sin embargo, Mukhopadhyay y sus colegas descubrieron previamente que el neón, otro gas noble que se encuentra en el manto profundo, se produjo a partir del sol. Los dos hallazgos apuntan a al menos dos fuentes volátiles únicas para el manto de la Tierra, ambas dadas a principios de la historia del planeta. En comparación con los meteoritos conocidos, los investigadores encontraron menos cantidad del isótopo poco común Kr-86 en el manto profundo. La falta de Kr-86 demuestra que los meteoritos disponibles pueden no dar cuenta de todo el criptón del manto.
Los nuevos hallazgos también tienen ramificaciones para la formación de la atmósfera terrestre. Los investigadores descubrieron que la proporción de distintos isótopos de criptón en el manto profundo no coincidía con la proporción de isótopos en la atmósfera terrestre. Esto sugiere que ciertos gases de la atmósfera, incluidos los gases nobles como el criptón, fueron transferidos a la Tierra tras la colisión de formación de la Luna. De lo contrario, debido al equilibrio isotópico tras el impacto, el manto y la atmósfera de la Tierra tendrían la misma composición isotópica, según Péron.
Geoquímica antigua
Los penachos de magma que se elevan desde la capa más baja del manto alimentan los puntos calientes volcánicos que vierten lava en Islandia y las Galápagos. Los metales y minerales de esta capa profunda han permanecido en su mayor parte intactos desde la colisión en la que se formó la Luna, sirviendo de cápsula del tiempo de la química de la Tierra primitiva que se remonta a más de 4.400 millones de años.
El laboratorio de Mukhopadhyay está especializado en la medición de gases nobles en rocas de todo el mundo. El equipo recuperó lava de plumas de puntos calientes para investigar el criptón del manto profundo. Cuando la lava se enfría hasta volverse sólida, los gases antiguos suben a la cima y quedan aprisionados y enterrados como burbujas en una matriz vítrea, lo que ofrece cierta protección contra la contaminación exterior. Sin embargo, según Mukhopadhyay, incluso los isótopos de criptón más frecuentes en estas burbujas solo suman unos cientos de millones de átomos, lo que dificulta su identificación.
Péron ideó una novedosa técnica de espectrometría de masas para detectar el criptón del manto, concentrando el criptón de las muestras de roca en una atmósfera casi libre de aire y separándolo limpiamente del argón y el xenón.
Fuentes, créditos y referencias:
Sandrine Péron et al, Deep-mantle krypton reveals Earth's early accretion of carbonaceous matter, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04092-z
Fuente: Universidad de California en Davis
Créditos a The Science Times