Esta convincente hipótesis podría explicar por fin cómo se formó la Tierra

Astronomía

¿Quieres saber algo gracioso? En realidad, no sabemos cómo se formó nuestro planeta. Tenemos una idea general amplia, pero los detalles más finos son mucho más difíciles de desentrañar.

Tenemos un modelo que actualmente se acepta como la explicación más probable hasta el momento: que la Tierra se formó a partir de la acumulación gradual de asteroides. Sin embargo, incluso aquí, hay algunos hechos sobre la formación de nuestro planeta que son difíciles de explicar. Un nuevo artículo, que combina la experimentación con el modelado, ha revelado una nueva vía de formación que se ajusta mucho mejor a las características de la Tierra.

“La teoría predominante en astrofísica y cosmoquímica es que la Tierra se formó a partir de asteroides condríticos. Estos son bloques de roca y metal relativamente pequeños y simples que se formaron en una etapa temprana del Sistema Solar”, dijo el planetólogo Paolo Sossi de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich) en Suiza.

“El problema con esta teoría es que ninguna mezcla de estas condritas puede explicar la composición exacta de la Tierra, que es mucho más pobre en elementos livianos y volátiles como el hidrógeno y el helio de lo que hubiéramos esperado”.

Hay un montón de signos de interrogación sobre el proceso de formación de planetas, pero los científicos han podido armar una imagen general. Cuando una estrella se forma a partir de un denso grupo de materia en una nube molecular de polvo y gas en el espacio, el material que la rodea se organiza en un disco que orbita y se enrolla en la estrella en crecimiento.

Ese disco de polvo y gas no solo contribuye a la cintura de una estrella en crecimiento: las pequeñas densidades dentro de ese remolino también se agregan en grupos más pequeños y más fríos. Las partículas pequeñas chocan y se pegan, primero electrostáticamente, luego gravitacionalmente, formando objetos cada vez más grandes que eventualmente pueden convertirse en un planeta. Esto se llama el modelo de acreción, y está fuertemente respaldado por evidencia observacional.

Pero si las rocas que se pegan son condritas, eso deja una gran pregunta abierta sobre los elementos volátiles más livianos que faltan. Los científicos han planteado varias explicaciones, incluido el calor generado durante las colisiones que podría haber vaporizado algunos de los elementos más ligeros.

Eso, sin embargo, tampoco necesariamente rastrea: el calor habría vaporizado isótopos de elementos más livianos, con menos neutrones, según un trabajo experimental reciente dirigido por Sossi. Pero los isótopos más ligeros todavía están presentes en la Tierra en proporciones más o menos similares a las que se encuentran en las condritas.

Así que Sossi y sus colegas se propusieron investigar otra posibilidad: que las rocas que se combinaron para formar la Tierra no fueran asteroides condríticos del vecindario orbital general de la Tierra, sino planetesimales. Estos son cuerpos más grandes, las “semillas” de los planetas que han crecido a un tamaño lo suficientemente grande como para tener un núcleo diferenciado.

“Los modelos dinámicos con los que simulamos la formación de planetas muestran que los planetas de nuestro Sistema Solar se formaron progresivamente. Los granos pequeños crecieron con el tiempo hasta convertirse en planetesimales del tamaño de un kilómetro al acumular más y más material a través de su atracción gravitacional”, dijo Sossi.

“Además, los planetesimales que se formaron en diferentes áreas alrededor del joven Sol o en diferentes momentos pueden tener composiciones químicas muy diferentes”.

Ejecutaron simulaciones de N-cuerpos, alterando variables como el número de planetesimales, a lo largo del escenario “Grand Tack”, en el que un bebé Júpiter se mueve primero más cerca del Sol y luego vuelve a su posición actual. Bajo este escenario, el movimiento de Júpiter en el Sistema Solar primitivo tuvo un efecto extremadamente perturbador en las rocas más pequeñas que se arremolinaban, dispersando planetesimales en el disco interno.

Las simulaciones fueron diseñadas para producir el Sistema Solar interior que vemos hoy: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. El equipo descubrió que una mezcla diversa de planetesimales con diferentes composiciones químicas podría reproducir la Tierra tal como la vemos hoy. De hecho, la Tierra era el resultado más probable de las simulaciones. Esto podría tener implicaciones importantes no solo para el Sistema Solar y la comprensión de las composiciones variables de los planetas rocosos en él, sino también para otros sistemas planetarios en otras partes de la galaxia.

“Aunque lo sospechábamos, encontramos este resultado muy notable. Ahora no solo tenemos un mecanismo que explica mejor la formación de la Tierra, sino que también tenemos una referencia para explicar la formación de los otros planetas rocosos”, dijo Sossi.

“Nuestro estudio muestra lo importante que es considerar tanto la dinámica como la química cuando se trata de comprender la formación planetaria. Espero que nuestros hallazgos conduzcan a una colaboración más estrecha entre los investigadores en estos dos campos”.

La investigación del equipo fue publicada en Nature Astronomy.

Fuente: Science Alert.

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