Confirmado: la Tierra y Marte se formaron a partir de material que surgió de no más lejos que Júpiter
Hasta ahora había debate entre dos teorías: una que proponía que los planetas rocosos se originaron a partir de material del Sistema Solar interior; y otra más reciente que apuntaba a fragmentos del Sistema Solar exterior.
Los planetas rocosos, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte / NASA / Lunar and Planetary Institute
Hace aproximadamente 4.600 millones de años, en los primeros días de nuestro Sistema Solar, un disco de polvo y gases orbitaba al joven Sol. La humanidad ha elaborado dos teorías de cómo a partir de esa nube surgieron los planetas rocosos, entre ellos nuestro hogar, la Tierra. La primera señala que el polvo en el Sistema Solar interior -la región de nuestro vecindario cósmico que abarca desde nuestra estrella hasta la órbita de Júpiter- se aglomeró en trozos cada vez más grandes, como del tamaño de nuestra Luna. En una ‘danza’ caótica, esos cuerpos chocaron entre sí, fusionándose en lo que hoy conocemos como Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.
Pero, al tiempo, se propuso una hipótesis alternativa más moderna que sugería que el proceso fue diferente: ‘guijarros‘ de polvo de tamaño milimétrico migraron desde el Sistema Solar exterior hacia el Sol.
En su camino, se acumularon en los embriones planetarios rocosos, ampliando su tamaño hasta lo que son hoy. Ambas ideas sobre cómo era el Sistema Solar primitivo y cómo se formaron los planetas interiores sientan sus bases en sólidos modelos teóricos y simulaciones informáticas, ¿pero cuál es la correcta? ¿Qué ocurrió realmente?
Ahora, un estudio publicado en ‘ Science Advances‘ apuesta con nuevos datos por la teoría más antigua por la que los planetas como la Tierra y Marte se formaron mayoritariamente a partir de material del Sistema Solar interior y tan solo un pequeño porcentaje de los componentes básicos de estos dos planetas se originó más allá de la órbita de Júpiter. Un grupo de investigadores liderado por la Universidad de Münster (Alemania) presenta la comparación más completa hasta la fecha de la composición isotópica de la Tierra, Marte y el material de construcción prístino del Sistema Solar interior y exterior hecha a partir de meteoritos.
Para responder a estas preguntas en su estudio actual, investigadores de la Universidad de Münster, el Observatoire de la Cote d’Azur (Francia), el Instituto de Tecnología de California (EE. UU.), el Museo de Historia Natural de Berlín (Alemania) y la Universidad Libre de Berlín (Alemania) determinó la composición exacta de los planetas rocosos Tierra y Marte. «Queríamos averiguar si los componentes básicos de la Tierra y Marte se originó en el sistema solar exterior o interior», afirma Christoph Burkhardt, de la Universidad de Münster y primer autor del estudio. Para ello, analizaron los isótopos de los metales raros titanio, circonio y molibdeno, que se encuentran en vestigios diminutos en las capas externas ricas en silicato de ambos planetas.
Meteoritos como referencia
Los científicos asumen que, en el Sistema Solar temprano, estos y otros isótopos metálicos no estaban distribuidos de manera uniforme, sino que su abundancia dependía de su distancia con respecto del Sol. Por lo tanto, esta característica sirve para determinar dónde se encontraban en durante su formación, al principio de la historia de nuestro vecindario cósmico.
Como referencia para el inventario isotópico original del Sistema Solar exterior e interior, los investigadores utilizaron dos tipos de meteoritos: condritas carbonáceas, que pueden contener un pequeño porcentaje de carbono, y que se originaron más allá de la órbita de Júpiter para trasladarse después al cinturón de asteroides debido a la influencia de los grandes gaseosos; y las condritas no carbonáceas, verdaderos ‘hijos’ del Sistema Solar interior. También tuvieron en cuenta la composición isotópica de las rocas exteriores de la Tierra y, por primera vez, también las de Marte gracias a los meteoritos caídos de nuestro vecino.
Las muestras de meteoritos marcianos se pulverizaron primero y se sometieron a un pretratamiento químico complejo. Usando un espectrómetro de masas de plasma multicolector en el Instituto de Planetología de la Universidad de Münster, los investigadores pudieron detectar pequeñas cantidades de isótopos de titanio, circonio y molibdeno. Luego realizaron simulaciones por ordenador para calcular 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 en la Tierra y Marte para reproducir sus composiciones medidas. Al hacerlo, consideraron dos fases diferentes de acreción para explicar la diferente historia de los isótopos de titanio y circonio, así como de los isótopos de molibdeno, respectivamente. A diferencia del titanio y el circonio, el molibdeno se acumula principalmente en el núcleo planetario metálico.
Los resultados de los investigadores muestran que las capas de rocas exteriores de la Tierra y Marte tienen poco en común con las condritas carbonáceas del Sistema Solar exterior: representan solo alrededor del 4% de los bloques de construcción originales de ambos planetas. «Si la Tierra y Marte primitivos hubieran acumulado principalmente granos de polvo del sistema solar exterior, este valor debería ser casi diez veces mayor», incide Thorsten Kleine, de la Universidad de Münster, quien también es director del Instituto Max Planck para Investigación del sistema solar en Göttingen. «Por tanto, no podemos confirmar esta teoría de la formación de los planetas interiores».
‘Ladrillos’ perdidos
Sin embargo, la composición de la Tierra y Marte tampoco coincide exactamente con el material de las condritas no carbonáceas: las simulaciones informáticas 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 según lo inferido por nuestras simulaciones implica que debe haberse originado en la región más interna del sistema solar», explica Burkhardt. Dado que los cuerpos tan cercanos al 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 se encuentra en los meteoritos. «Es, por así decirlo, ‘material de construcción perdido’ al que ya no tenemos acceso directo hoy», afirma Kleine.
Pero el sorprendente hallazgo no cambia las consecuencias del estudio para la teoría de la formación de planetas. «El hecho de que la Tierra y Marte aparentemente 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», concluye Burkhardt.
