Un equipo de investigación dirigido por la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH, por sus siglas en alemán) propone una nueva teoría para la formación de la Tierra y otros planetas rocosos, según recoge un estudio publicado el jueves (07.07.2022) por la revista Nature.

Aunque la Tierra se ha estudiado en detalle durante mucho tiempo, algunas preguntas sobre sus inicios y desarrollo quedan aún por responder. Los científicos de la ETH y del Centro Nacional de Competencia en Investigación PlanetS ahora proponen una nueva teoría para resolver esta incógnita.

"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 las primeras etapas del Sistema Solar", explicó 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 livianos y volátiles como el hidrógeno y el helio de lo que hubiéramos esperado", agregó.

Dudas sobre las hipótesis existentes

A lo largo de los años se han propuesto varias hipótesis para explicar esta discrepancia. Por ejemplo, se postuló que las colisiones de los objetos que luego formaron la Tierra generaron enormes cantidades de calor, lo que vaporizó elementos ligeros, dejando al planeta en su composición actual.

Sin embargo, Sossi sugiere que estas teorías se vuelven inverosímiles al medir 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 las mediciones de isótopos no muestran".

El rol de los planetesimales

Por lo tanto, el equipo de Sossi se enfocó en los planetesimales que, al igual que las condritas, son pequeños cuerpos de roca y metal. Pero a diferencia de las condritas, se han calentado lo suficiente como para diferenciarse en un núcleo metálico y un manto rocoso. 

"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", añadió Sossi.

Las simulaciones respaldaron su teoría

La pregunta ahora es 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 en el sistema solar primitivo. 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.

Explicación para otros planetas rocosos

Las simulaciones muestran que una mezcla de muchos planetesimales diferentes podría conducir a la composición efectiva de la Tierra: "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", subrayó el investigador.

El mecanismo podría usarse, por ejemplo, para predecir cómo difiere la composición de Mercurio de la de los otros planetas rocosos, o cómo podrían estar compuestos los exoplanetas rocosos de otras estrellas.

JU (dpa, nature.com, sciencealert.com)