Un equipo de investigación internacional propone una nueva teoría para dar una explicación al proceso de formación de la Tierra.
De esta forma, podría darse respuesta a una incógnita que, a pesar de ser objeto de diversos estudios durante un largo tiempo, aún no genera consenso en la comunidad científica, otorgando de paso también una explicación sobre cómo se formaron otros planetas rocosos.
Nuevos esfuerzos para descifrar el origen de nuestro planeta
A lo largo de los años, han sido varias las hipótesis propuestas para dar una explicación al origen del planeta Tierra, sin superar de momento las discrepancias que las diversas teorías surgidas despiertan en la comunidad científica. Por ejemplo, se postuló que las colisiones de los objetos que posteriormente formaron la Tierra, generaron enormes cantidades de calor que vaporizaron los elementos ligeros, dejando al planeta en su composición actual.
Un equipo de investigación internacional encabezado por la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zúrich y el Centro Nacional de Competencia en Investigación de Suiza, PlanetS, propuso recientemente una nueva respuesta a la pregunta tras el origen de la tierra, basada en experimentos de laboratorio y simulaciones mediante ordenadores.
“La teoría predominante en astrofísica y cosmoquímica es que la Tierra se formó a partir de asteroides condríticos. Estos son bloques simples y relativamente pequeños de roca y metal que se formaron en una etapa temprana del sistema solar”, explica el autor principal del estudio, Paolo Sossi, profesor de Planetología Experimental en ETH Zurich. «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 ligeros y volátiles como el hidrógeno y el helio de lo que hubiéramos esperado«, agregó.
Para Sossi, muchas de estas teorías, como la antes mencionada, se vuelven inverosímiles tan pronto como se mide la composición isotópica de los diferentes elementos de la Tierra. “Todos los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número de protones, aunque diferente número de neutrones. Los isótopos con menos neutrones son más livianos y, por lo tanto, deberían poder escapar más fácilmente. Si la teoría de la vaporización por calentamiento fuera correcta, hoy en día encontraríamos menos de estos isótopos ligeros en la Tierra que en las condritas originales. Pero eso es precisamente lo que no muestran las mediciones de isótopos”, señaló el investigador.
El equipo de Sossi optó por buscar otra solución. “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 se convirtieron con el tiempo en planetesimales del tamaño de un kilómetro al acumular más y más material a través de su atracción gravitatoria”, explicó.
Uno de los aspectos en los que coinciden algunas teorías debatidas, es en la posibilidad de que el planeta se haya originado en base a la colisión de otros “planetas pequeños”. Al igual que las condritas, los planetesimales también son pequeños cuerpos de roca y metal. Pero a diferencia de aquellas mismas condritas, estas se han calentado lo suficiente como para diferenciarse en un núcleo metálico y un manto rocoso. “Además, los planetesimales que se formaron en diferentes áreas alrededor del Sol joven o en diferentes momentos pueden tener composiciones químicas muy diferentes”, agrega Sossi. Esto levanta la incógnita sobre si la combinación aleatoria de diferentes planetesimales realmente da como resultado una composición que coincida con la de la Tierra.
Para averiguarlo, el equipo realizó simulaciones en las que miles de planetesimales chocaron entre sí, dentro de un primitivo sistema solar. Los modelos fueron diseñados de tal manera que, con el tiempo, se reprodujeron cuerpos celestes que corresponden a los cuatro planetas rocosos Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Las simulaciones desarrolladas evidenciaron que una mezcla de muchos planetesimales diferentes podría conducir a la composición efectiva de la Tierra. Además, la composición de la Tierra es incluso el resultado estadísticamente más probable de todas las simulaciones realizadas.
“Aunque lo sospechábamos, encontramos este resultado muy notable”, recuerda Sossi. “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”, indicó el investigador.
El mecanismo empleado en este estudio podría usarse, por ejemplo, para predecir cómo difiere la composición de Mercurio de la de los otros planetas rocosos. De igual forma, podría servir para determinar cómo podrían estar compuestos los exoplanetas rocosos de otras estrellas.
“Nuestro estudio muestra cuán importante es considerar tanto la dinámica como la química cuando se trata de comprender la formación planetaria”, comentó Sossi. “Espero que nuestros hallazgos conduzcan a una colaboración más estrecha entre los investigadores en estos dos campos”, agregó.
Los hallazgos de esta investigación fueron publicados en un artículo de Nature Astronomy.