En su infancia, la Tierra pudo haberse tragado un planeta similar a Mercurio, pero mucho más grande. Esta comida temprana podría explicar la desconcertante composición de las capas de la Tierra, y podría explicar el campo magnético que hace posible la vida aquí.
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"Creemos que podemos golpear a estos dos pájaros de un tiro", dice Bernard Wood, un geoquímico de la Universidad de Oxford que informó la idea esta semana en la revista Nature.
Si parece increíble que en 2015 todavía no sepamos cómo se formó nuestro mundo, considere lo difícil que es echar un vistazo a su interior. Los simulacros más largos y resistentes hasta ahora realizados no pueden perforar más allá de la delgada corteza exterior de la Tierra. Los canales naturales de roca caliente ayudan a traer materiales a la superficie desde la capa más profunda del manto para que los estudiemos, pero incluso estas columnas, de cientos de millas de largo, parecen poco profundas cuando pensamos en el centro del planeta a más de 3, 700 millas debajo de nosotros. Por lo tanto, reconstruir la historia de la Tierra es un poco como tratar de adivinar cómo se horneó un pastel al probar la guinda y tal vez algunas migajas perdidas. Todavía hay mucho espacio para nuevas pruebas y nuevas ideas.
"Es un momento emocionante para estar en el campo", dice el geoquímico Richard Carlson de la Carnegie Institution de Washington. "Muchas cosas están surgiendo de los estudios de la Tierra profunda que no entendemos muy bien".
La visión tradicional de cómo se unió la Tierra comienza con la acumulación de desechos espaciales. Las rocas que se parecen a los meteoritos pedregosos que todavía llueven sobre nosotros hoy se unieron en trozos cada vez más grandes. Exprimido, golpeado y calentado, un montón de escombros en crecimiento finalmente se derritió y luego se enfrió, formando capas lentamente durante miles de millones de años. Las migas geológicas estudiadas en la década de 1980 ayudaron a corroborar esta historia. Con la excepción de ciertos metales como el hierro, la mayoría de los cuales se cree que se hundieron en el núcleo de la Tierra, las rocas terrestres parecían estar hechas de las mismas cosas que las condritas, un grupo particular de meteoritos pedregosos.
Luego, hace aproximadamente una década, Carlson encontró dudas, después de comparar rocas de la Tierra y rocas espaciales con mejores instrumentos. Su equipo investigó dos elementos raros con nombres inusuales y personalidades magnéticas: neodimio, un ingrediente en los imanes utilizados en automóviles híbridos y grandes turbinas eólicas, y samario, común en los imanes para auriculares. Los investigadores encontraron que las muestras terrestres contenían menos neodimio en relación con el samario que las condritas.
Esta pequeña discrepancia de solo un pequeño porcentaje aún era difícil de explicar. Tal vez, Carlson especuló, una Tierra en enfriamiento formó capas mucho más rápido de lo que se pensaba anteriormente, en decenas de millones de años en lugar de miles de millones. Una capa superior que se formaba rápidamente se agotaría en neodimio, equilibrada por una capa inferior que ocultaba el elemento que faltaba profundamente en el manto. Sin embargo, no se ha encontrado evidencia de este depósito secreto. Su tendencia a permanecer tercamente atascado en la profundidad es difícil de explicar, dado que el manto se agita como una sopa hirviendo, a menudo trayendo sus ingredientes a la superficie a medida que crea volcanes. Y si la luna nació cuando un cuerpo planetario se estrelló contra la Tierra, como comúnmente se piensa, el derretimiento causado por ese impacto debería haber mezclado el depósito nuevamente en el manto.
En lugar de tratar de explicar el neodimio oculto, un segundo grupo de científicos ideó una forma de deshacerse de él. Se imaginaron una corteza enriquecida en neodimio que crecía en las rocas condríticas de las que estaba hecha la Tierra. Las colisiones entre estos objetos podrían haber eliminado gran parte de esta capa externa, haciendo que el neodimio fuera más raro.
Pero también hay problemas con esta opinión. Nunca se han encontrado meteoritos con composiciones similares a los escombros erosionados. Además, esa piel desprendida habría llevado consigo gran parte del calor de la Tierra. El uranio, el torio y otros materiales radiactivos, que sabemos que son responsables del calor de nuestro planeta, también habrían terminado en la capa eliminada.
"Alrededor del 40 por ciento de los elementos productores de calor de la Tierra se perderían en el espacio", dice Ian Campbell, el geoquímico de la Universidad Nacional de Australia.
Con la esperanza de aferrarse a estos elementos críticos, Wood decidió modificar la química de la Tierra en su juventud. Se inspiró en uno de los planetas más extraños de nuestro sistema solar: Mercurio. Hablando químicamente, el planeta más cercano al sol es un lugar infernal cargado de azufre real, conocido por la ciencia moderna como azufre. ¿Cómo se formarían las capas en una Tierra joven si el planeta se pareciera más a Mercurio? Para responder a esta pregunta, Wood agregó azufre a mezclas de elementos destinados a simular la composición de la Tierra primitiva. Cocinó los planetas simulados a temperaturas tan altas como la quema de combustible para aviones y los golpeó con un pistón a presiones aproximadamente 15, 000 veces mayores que dentro de una olla a presión doméstica típica.
Dosificados con suficiente azufre, los protomundos en miniatura enterraron neodimio a medida que formaban capas, no en sus mantos falsos, sino aún más profundamente en sus núcleos falsos. El neodimio atrapado en el núcleo para bien podría explicar la anomalía de Carlson. Este azufre adicional podría provenir de un objeto similar al mercurio que golpeó la Tierra en crecimiento desde el principio, tal vez incluso el mismo objeto que se cree que formó la luna, sugiere Wood.
"Necesitaríamos un cuerpo del 20 al 40 por ciento del tamaño de la Tierra". También es posible que la Tierra creciera al principio a partir de un núcleo hecho no de condritas sino de otros escombros espaciales ricos en azufre. De cualquier manera, esta historia cósmica podría haber preparado el escenario para el surgimiento de la vida en la Tierra. Esto se debe a que el azufre también habría ayudado a atraer uranio y torio al núcleo. El calor agregado de estos elementos radiactivos podría ayudar a agitar la parte externa del núcleo, y se cree que este movimiento vigoroso de metal fundido da origen a las corrientes que a su vez generan el campo magnético de la Tierra.
Una ilustración (no a escala) del sol y su interacción con el campo magnético de la Tierra. (Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA) Sin magnetismo, las tortugas marinas y los capitanes de mar no podrían navegar, ni siquiera existir. La vida no hubiera sido posible en la superficie del planeta sin la protección que proporciona el campo contra las partículas de alta energía que salen del sol.
Los colegas de Wood describen su teoría como plausible. Pero al igual que las otras historias de origen que se han escrito en los últimos años sobre la Tierra, está lejos de ser definitivo. Por un lado, las temperaturas y presiones alcanzadas en el experimento, tan extremas como fueron, no alcanzaron las condiciones dentro de la proto-Tierra. Por otro lado, los estudios sobre cómo viajan los terremotos a través del interior del planeta han puesto límites a la luz que puede ser el núcleo, y arrojar gran cantidad de azufre en el centro del planeta podría poner el núcleo incómodamente cerca de esos límites.
Para fortalecer su caso, Wood planea buscar en la tabla periódica otros elementos con abundancias misteriosas que podrían explicarse agregando azufre a la mezcla primordial. Dada la historia del campo, llevará mucho tiempo convencer a escépticos como Bill McDonough, un geoquímico de la Universidad de Maryland. "Puse esta idea muy por debajo del 50 por ciento de posibilidades de tener razón", dice .
