Hace miles de millones de años, en el disco gigante de polvo, gas y material rocoso que orbitaba nuestro joven sol, se fusionaron cuerpos cada vez más grandes para finalmente dar lugar a los planetas, lunas y asteroides que vemos hoy. Los científicos todavía están tratando de comprender los procesos por los cuales se formaron los planetas, incluido nuestro planeta de origen. Una forma en que los investigadores pueden estudiar cómo se formó la Tierra es examinar los magmas que fluyen desde las profundidades del interior del planeta. Las firmas químicas de estas muestras contienen un registro del momento y la naturaleza de los materiales que se unieron para formar la Tierra, de forma análoga a cómo los fósiles nos dan pistas sobre el pasado biológico de la Tierra.
Ahora, un estudio de Caltech muestra que la Tierra primitiva se acumuló a partir de materiales calientes y secos, lo que indica que el agua de nuestro planeta, el componente crucial para la evolución de la vida, debe haber llegado tarde en la historia de la formación de la Tierra.
El estudio, en el que participó un equipo internacional de investigadores, se llevó a cabo en los laboratorios de Francois Tissot, profesor asistente de geoquímica e investigador del Heritage Medical Research Institute; y Yigang Zhang de la Universidad de la Academia China de Ciencias. Un artículo que describe la investigación aparece en la revista Science Advances. El estudiante graduado de Caltech Weiyi Liu es el primer autor del artículo.
Aunque los humanos no tienen una forma de viajar al interior de nuestro planeta, las rocas en las profundidades de la tierra pueden salir a la superficie de forma natural en forma de lava. Los magmas parentales de estas lavas pueden tener su origen en diferentes profundidades dentro de la Tierra, como el manto superior, que comienza a unos 15 kilómetros bajo la superficie y se extiende unos 680 kilómetros; o el manto inferior, que se extiende desde una profundidad de 680 kilómetros hasta el límite entre el núcleo y el manto a unos 2.900 kilómetros por debajo de nuestros pies. Al igual que probar diferentes capas de un pastel (el glaseado, el relleno, la esponja), los científicos pueden estudiar magmas que se originan en diferentes profundidades para comprender los diferentes « sabores » de las capas de la Tierra : las sustancias químicas que se encuentran dentro y sus proporciones entre sí..
Debido a que la formación de la Tierra no fue instantánea y, en cambio, involucró materiales que se acumularon con el tiempo, las muestras del manto inferior y del manto superior brindan diferentes pistas sobre lo que sucedió con el tiempo durante la acumulación de la Tierra. En el nuevo estudio, el equipo descubrió que la Tierra primitiva estaba compuesta principalmente de materiales secos y rocosos: las firmas químicas de las profundidades del planeta mostraban una falta de los llamados volátiles, que son materiales que se evaporan fácilmente como el agua y el yodo. En contraste, las muestras del manto superior revelaron una mayor proporción de volátiles, tres veces las encontradas en el manto inferior. Con base en estas proporciones químicas, Liu creó un modelo que mostraba que la Tierra se formó a partir de materiales rocosos secos y calientes, y que una adición importante de volátiles esenciales para la vida, incluida el agua, solo ocurrió durante el último 15 por ciento (o menos) de la formación de la Tierra..
El estudio es una contribución crucial a las teorías de la formación de planetas, un campo que ha sufrido varios cambios de paradigma en las últimas décadas y todavía se caracteriza por un vigoroso debate científico. En este contexto, el nuevo estudio hace predicciones importantes sobre la naturaleza de los componentes básicos de otros planetas terrestres, Mercurio y Venus, que se esperaría que se formaran a partir de materiales igualmente secos.
« La exploración espacial de los planetas exteriores es realmente importante porque un mundo acuático es probablemente el mejor lugar para buscar vida extraterrestre », dice Tissot. « Pero no se debe olvidar el sistema solar interior. No ha habido una misión que haya tocado la superficie de Venus durante casi 40 años, y nunca ha habido una misión a la superficie de Mercurio. Necesitamos poder estudiar esos mundos ». para comprender mejor cómo se formaron los planetas terrestres como la Tierra ».
El artículo se titula « I/Pu revela que la Tierra se acumula principalmente a partir de planetesimales diferenciados pobres en volátiles ». Además de Liu y Tissot, los coautores son Zhang de la Universidad de la Academia de Ciencias de China; Guillaume Avice de la Université Paris Cité, Institut de physique du globe de Paris; Zhilin Ye de la Academia China de Ciencias; y Qing-Zhu Yin de la Universidad de California, Davis. El financiamiento fue proporcionado por la Academia de Ciencias de China, la Fundación Nacional de Ciencias, una Beca Packard para Ciencias e Ingeniería, el Instituto de Investigación Médica Heritage y Caltech.