Un planeta primordial condenado trajo vida a la Tierra

Nuestra Luna es el objeto más grande en el cielo nocturno de la Tierra, brilla intensamente mientras refleja la luz de nuestra Estrella. Pero, ¿cómo surgió la Luna encantadora y hechizante de la Tierra? La teoría de formación lunar más ampliamente aceptada propone que nuestra Luna nació cuando un primordial del tamaño de Marte protoplanetanombrada Teia, se estrelló contra nuestro antiguo planeta hace miles de millones de años y fue pulverizado. Esta colisión catastrófica disparó escombros que chirriaron y entraron en órbita alrededor de nuestro joven planeta. Los escombros, compuestos tanto por material de los condenados Teia y nuestra maltratada Tierra antigua, eventualmente coagulada para crear un solo cuerpo–luna de la tierra. En enero de 2019, un equipo de astrónomos informó sobre sus nuevos hallazgos de que la mayor parte de los elementos esenciales que forman la vida en la Tierra, incluida la mayor parte del carbono y el nitrógeno en nuestros cuerpos, probablemente provengan de otro planeta, el planeta primordial condenado. protoplaneta ese fue el nacimiento de la luna Teia. El artículo que describe este nuevo estudio se publica en la edición del 23 de enero de 2019 de la revista Avances de la ciencia.

Según el nuevo estudio, realizado por petrólogos de la Universidad de Rice (Houston, Texas), la colisión ocurrió hace unos 4.400 millones de años, cuando nuestro Sistema Solar de 4.560 millones de años era joven.

«A partir del estudio de meteoritos primitivos, los científicos han sabido durante mucho tiempo que la Tierra y otros planetas rocosos en el Sistema Solar interior están agotados en volátiles. Pero el momento y el mecanismo de entrega volátil han sido objeto de acalorados debates. El nuestro es el primer escenario que puede explicar el tiempo y entrega de una manera que sea consistente con toda la evidencia geoquímica», comentó el coautor del estudio, el Dr. Rajdeep Dasgupta, en un comunicado del 23 de enero de 2019 Comunicado de prensa de la Universidad de Rice.

La Luna de la Tierra ha sido durante mucho tiempo la fuente de mitos y leyendas imaginativos y mágicos. También ha sido materia de poesía, así como un antiguo símbolo de lo que es femenino. De hecho, el mundo compañero de la Tierra ha inspirado maravillosas historias tanto de amor romántico como de locura: la palabra «lunático» se deriva de la palabra lunar. Hay cuentos fascinantes y encantadores cuentos infantiles que hablan de un «Hombre en la Luna» y un «Conejo Lunar» que parecen estar grabados en la superficie lunar. Dejando a un lado los encantadores mitos y cuentos, la Luna de la Tierra es un objeto real en el espacio, y ha estado con nuestro planeta casi desde el principio. Es el único mundo más allá de la Tierra sobre el que los seres humanos han caminado, dejando huellas en el polvo lunar.

El loco, el amante y el poeta

Hay más de 100 lunas en órbita alrededor de los ocho planetas principales de la familia de nuestro Sol. La mayoría de las muchas lunas de nuestro Sistema Solar son objetos helados, relativamente pequeños, que contienen pequeñas cantidades de material rocoso y giran alrededor del cuarteto de planetas gaseosos gigantes en la región exterior más fría de nuestro Sistema Solar. Los planetas gigantes, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, están envueltos por capas y capas de gas, y están orbitados por una miríada de lunas y pequeñas lunas heladas. En dramático contraste, el sólido cuarteto de pequeños planetas del Sistema Solar interior (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) son casi enteramente desprovisto de lunas. Mercurio y Venus no tienen ninguno, y Marte está orbitado por un dúo de pequeñas lunas sin forma llamadas Fobos y Deimosque son probablemente asteroides que escaparon de la Cinturón principal de asteroides situado entre Marte y Júpiter. El dúo errante con forma de patata, durante su largo viaje a través del espacio interplanetario, viajó demasiado cerca de la atracción gravitatoria de Marte y, por lo tanto, experimentó un cambio radical de asteroides migratorios a las lunas de un planeta mayor.

En la cálida y bien iluminada región interior de nuestro Sistema Solar, solo la Tierra está orbitada por una Luna grande, y es la quinta luna más grande de la familia de nuestro Sol.

Una luna es un satélite natural que gira alrededor de otro cuerpo que a su vez está en órbita alrededor de su estrella. Una luna se mantiene en su lugar tanto por la atracción gravitacional de su anfitrión como por su propia gravedad. Algunos planetas tienen lunas; algunos no. Ahora se sabe que varios asteroides están orbitados por sus propias lunas diminutas, y algunos planetas enanos–como Plutón–también están rodeados por lunas. Una de las cinco lunas de Plutón, Caronte, es aproximadamente el 50% del tamaño de Plutón. Se ha propuesto que Caronte puede ser realmente un gran trozo de Plutón que fue arrancado como resultado de una violenta colisión con otro objeto migratorio hace mucho tiempo. Debido a que Caronte tiene aproximadamente la mitad del tamaño de Plutón, los dos mundos pequeños a veces se clasifican como un planeta doble.

Se han propuesto varias teorías a lo largo de los años que intentan explicar cómo nació la Luna de la Tierra. Una teoría sugiere que nuestra Luna fue una vez parte de la Tierra y que brotó hace unos 4.500 millones de años. De acuerdo con este escenario, la cuenca del Océano Pacífico es el lugar más probable para que haya ocurrido el nacimiento de la Luna. Una segunda teoría propone que la Tierra y la Luna nacieron aproximadamente al mismo tiempo del original. disco de acreción protoplanetario, compuesto de gas y polvo, del que surgió nuestro Sol y su familia de objetos familiares. El tercer modelo sugiere que la Luna de la Tierra nació en otro lugar de nuestro Sistema Solar y finalmente fue atrapada por el abrazo gravitatorio de la Tierra cuando pasó demasiado cerca de nuestro antiguo planeta. La cuarta teoría establece que las interacciones de la órbita terrestre y la órbita solar planetesimales (antiguos bloques de construcción planetarios) en los primeros días de nuestro Sistema Solar hizo que se fragmentaran. De acuerdo con esta teoría, la Luna de la Tierra finalmente se fusionó a partir de los escombros pulverizados de la antigua destrozada. planetesimales.

sin embargo, el Teoría del impacto gigante se considera que es la explicación más probable para el nacimiento de la gran Luna de la Tierra. Cuando la tragedia que fue el tamaño de Marte Teia se estrelló contra la Tierra hace miles de millones de años, la explosión provocó que parte de la antigua corteza terrestre fuera lanzada al espacio. Esta catástrofe primigenia arrojó miríadas de pequeñas lunas que gritaban en el cielo sobre nuestro antiguo planeta. Parte de este material finalmente fue capturado en la órbita de la Tierra hace aproximadamente 4.500 millones de años, donde finalmente fue unido por la gravedad para evolucionar en una sola gran Luna: la Luna de la Tierra.

Hasta que Galileo Galilei descubrió los cuatro lunas galileanas de Júpiter en 1610, se pensaba que la gran Luna de la Tierra era la Moon, porque era el único que se sabía que existía. El descubrimiento del cuarteto de lunas galileanasÍo, ​​Europa, Ganímedes y Calisto poner el asunto en su justa perspectiva. La Luna de la Tierra no está sola en nuestro Sistema Solar. Además, también hay pruebas de que exolunas orbitar algunos de los exoplanetas ese círculo de estrellas más allá de nuestro propio Sol.

Sin embargo, la Luna de la Tierra es la luna más grande de nuestro Sistema Solar en relación con el tamaño de su planeta anfitrión. Por esta razón, a veces se considera que la Tierra y su Luna son un planeta doble, de manera similar a Plutón y su luna más grande, Caronte. La Luna de la Tierra es también uno de los satélites naturales más densos de la familia de nuestro Sol, solo superado por el satélite más interno de Júpiter. Luna galileana, Io.

Como la quinta luna más grande de nuestro Sistema Solar, solo Ganímedes (Júpiter), Titán (Saturno), Calisto (Júpiter) e Io (Júpiter) son más grandes que el compañero lunar de la Tierra.

A pesar de Teia tuvo un final violento, no murió en vano. Se ha reconocido durante años que los condenados Teia hizo posible la aparición de la vida en nuestro planeta. Esto se debe a que es responsable de crear una morada cómoda para los seres vivos. La Luna, nacida de los restos de Theia–modera la oscilación de la Tierra sobre su eje, creando así un clima estable. La Luna de la Tierra es también la fuente de las mareas oceánicas que forman un ritmo que ha guiado a los seres humanos desde la antigüedad.

Teia No murió en vano

El equipo de petrólogos de la Universidad de Rice compiló su evidencia a partir de una combinación de experimentos de alta temperatura y alta presión realizados en el laboratorio del Dr. Dasgupta, que se especializa en estudiar reacciones geoquímicas que ocurren bajo condiciones de calor y presión extremos que tienen lugar en lo profundo de un planeta.

En una serie de experimentos, el autor principal del estudio y estudiante graduado Damanveer Grewal recopiló datos para probar una teoría de que los volátiles de la Tierra fueron entregados a nuestro antiguo planeta como resultado de una colisión primordial con un embrión. protoplaneta que poseía un núcleo rico en azufre. El azufre contenido en el núcleo del planeta donante es importante. Esto se debe a que explicaría la misteriosa variedad de pruebas experimentales sobre el nitrógeno, carbono y azufre que existen en todas partes de nuestro planeta–a excepción de su núcleo.

«El núcleo no interactúa con el resto de la Tierra, pero todo lo que está encima, el manto, la corteza, la hidrosfera y la atmósfera, están todos conectados. Los ciclos materiales entre ellos», explicó Grewal en el 23 de enero de 2019. Comunicado de prensa de la Universidad de Rice.

Un modelo que explica cómo la Tierra recibió sus volátiles se llama «chapa tardía» teoría. De acuerdo con este modelo, fragmentos reliquia ricos en volátiles de material primordial del Sistema Solar exterior llegaron después de que el núcleo de la Tierra ya se hubiera formado. Si bien las firmas isotópicas de los volátiles de nuestro planeta coinciden con estos antiguos objetos primitivos, conocidos como condritas carbonáceas–la proporción elemental de carbono a nitrógeno no lo hace. El núcleo de hierro de la Tierra, al que los geólogos se refieren como el tierra de silicato a granel, es aproximadamente 40 partes de carbono por cada parte de nitrógeno. Esto equivale a aproximadamente el doble de la ración de 20 a 1 observada en condritas carbonáceas.

Las simulaciones de las altas presiones y temperaturas que ocurren durante la formación del núcleo, como se modelaron en los experimentos de Greval, probaron la teoría de que un núcleo planetario rico en azufre podría excluir el carbono o el nitrógeno, o ambas cosas. Este escenario dejaría porcentajes mucho mayores de esos elementos en el silicato a granel en comparación con la Tierra. En una serie de pruebas en un rango de temperaturas y presiones, Grewal estudió la cantidad de carbono y nitrógeno que pudo haber llegado al núcleo de la Tierra en un trío de escenarios: sin azufre, 10 por ciento de azufre y 25 por ciento de azufre.

«El nitrógeno no se vio afectado en gran medida. Permaneció soluble en las aleaciones en relación con los silicatos, y solo comenzó a ser excluido del núcleo bajo la mayor concentración de azufre», explicó Grewal en el 23 de enero de 2019. Comunicado de prensa de la Universidad de Rice.

Por el contrario, el carbono era considerablemente menos soluble en aleaciones con concentraciones intermedias de azufre, y las aleaciones ricas en azufre absorbían aproximadamente 10 veces menos carbono por peso que las aleaciones sin azufre.

Usando esta información, en combinación con las proporciones y concentraciones conocidas de elementos tanto en nuestro planeta como en cuerpos no terrestres, Dasgupta, Grewal y el investigador postdoctoral de la Universidad de Rice, Chenguang Sun, crearon una simulación de supercomputadora para descubrir el escenario más probable que produjo los volátiles de nuestro planeta. . Descubrir la respuesta a esta pregunta implicó variar las condiciones iniciales, ejecutar alrededor de mil millones de escenarios y compararlos con las condiciones conocidas en nuestro Sistema Solar hoy.

«Lo que encontramos es que toda la evidencia (firmas isotópicas, la relación carbono-nitrógeno y las cantidades totales de carbono, nitrógeno y azufre en la Tierra de silicato a granel) son consistentes con un impacto en la formación de la Luna que involucra un cojinete volátil, Planeta del tamaño de Marte con un núcleo rico en azufre», comentó Grewal en el 23 de enero de 2019 Comunicado de prensa de la Universidad de Rice.

Dasgupta es el investigador principal de un proyecto financiado por la NASA denominado INTELIGENTE Planetas. Este proyecto está estudiando cómo los elementos esenciales para la vida podrían combinarse en mundos alienígenas rocosos distantes. Dasgupta explicó en el mismo Comunicado de prensa de la Universidad de Rice que una mejor comprensión del origen de los elementos esenciales para la vida de nuestro planeta tiene implicaciones importantes más allá de nuestro propio Sistema Solar.

«Este estudio sugiere que un planeta rocoso similar a la Tierra tiene más posibilidades de adquirir elementos esenciales para la vida si se forma y crece a partir de impactos gigantes con planetas que han muestreado diferentes bloques de construcción, quizás de diferentes partes de un disco protoplanetario”, agregó Dasgupta.

«Esto elimina algunas condiciones límite. Muestra que los volátiles esenciales para la vida pueden llegar a las capas superficiales de un planeta, incluso si se produjeron en cuerpos planetarios que experimentaron la formación del núcleo en condiciones muy diferentes», continuó explicando Dasgupta.

Dasgupta señaló además que no parece que nuestro propio planeta silicato a granelpor sí solo, podría haber alcanzado los presupuestos volátiles esenciales para la vida que formaron la atmósfera, la biosfera y la hidrosfera de la Tierra.

«Eso significa que podemos ampliar nuestra búsqueda de caminos que conduzcan a la unión de elementos volátiles en un planeta para sustentar la vida tal como la conocemos», continuó comentando.

Planetas INTELIGENTES es parte del Nexus para la ciencia del sistema de exoplanetas, o NExSSuna red de coordinación de investigación de astrobiología de la NASA que estudia la habitabilidad planetaria.

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