¿Qué tan difícil es dar a luz a una Tierra? ¿Para ensamblar la mezcla correcta de roca, metal y agua, en un lugar templado no muy lejos de una estrella? Durante mucho tiempo, los científicos planetarios han pensado que la Tierra fue un accidente afortunado, enriquecida con agua y elementos «volátiles» más ligeros, como nitrógeno y carbono, por asteroides que se habían desviado desde los bordes exteriores del Sistema Solar primitivo, donde esos materiales. eran abundantes. Pero una serie de nuevos estudios, incluidos dos publicados hoy en Cienciasugiere que todos los ingredientes estaban mucho más al alcance de la mano cuando nació la Tierra.
Los hallazgos, basados en un minucioso análisis químico de meteoritos, implican que los discos de formación de planetas alrededor de otras estrellas también deberían estar bien provistos de planetas húmedos y rocosos que podrían albergar vida. “Hace que el enriquecimiento en elementos volátiles de un planeta sea más genérico”, dice Alessandro Morbidelli, científico planetario del Observatorio Côte d’Azur que no formó parte del nuevo trabajo. Incluso si un planeta joven no recibe una entrega de los confines del sistema planetario recién nacido, dice, «no cambia la habitabilidad».
No hace mucho tiempo, los investigadores pensaron que el disco gigante de gas y polvo que giraba alrededor del Sol primitivo hace más de 4 mil millones de años tenía una composición bastante uniforme. Pero esa opinión fue cuestionada por estudios que contaron las proporciones de ciertos isótopos encontrados en las docenas de especies conocidas de meteoritos. Indicaron que los meteoritos cayeron en dos grupos básicos que probablemente se originaron en zonas a diferentes distancias del Sol. Un grupo, conocido como condritas carbonáceas, parece haberse originado en los confines del Sistema Solar primitivo, más allá de un proto-Júpiter y más allá de la «línea de nieve» del disco, donde las temperaturas se enfriaron lo suficiente como para permitir que el agua se congelara. En contraste, las condritas no carbonáceas se formaron más cerca del Sol. Las firmas isotópicas también sugirieron que cada zona fue alimentada por material forjado en diferentes fuentes antiguas y distantes, como supernovas y estrellas gigantes rojas.
Hasta hace poco, los científicos solo podían detectar las primeras huellas dactilares isotópicas en metales como el cromo, el titanio y el molibdeno, que son lo suficientemente duraderos como para haber resistido el calor del Sol recién nacido. Una estrecha coincidencia entre las proporciones de isótopos que se encuentran en las condritas no carbonáceas y las que se encuentran en los mismos metales en la Tierra sugirió que gran parte de la materia prima de la Tierra procedía de la misma región cercana que esos meteoritos.
Pero las primeras búsquedas de evidencia isotópica de que los elementos volátiles más ligeros de la Tierra también se originaron cerca no dieron resultado. “La gente empezó a pensar [the evidence] no existía”, dice Rayssa Martins, estudiante de doctorado en geoquímica en el Imperial College London (ICL). Y así persistió la visión tradicional del origen de esos elementos: se suponía que muchos provenían de una fuente distante, como una región exterior del disco, donde podrían haberse condensado y luego atraídos hacia adentro por la gravedad de un planeta en formación, como como Júpiter.
Ahora, sin embargo, la división del meteorito se ha detectado en dos elementos moderadamente volátiles, el potasio y el zinc. Y los resultados sugieren que gran parte, pero no todos, de los volátiles del planeta también provinieron del reservorio no carbonoso, dice Nicole Nie, científica planetaria del Instituto de Tecnología de California y autora principal del artículo centrado en el potasio. «Este es un cambio de juego para la cosmoquímica».
El trabajo fue desafiante, dice Nie. Aunque un artículo de 2020 identificó lo que parecían firmas isotópicas antiguas en el potasio del meteorito, solo usó dos isótopos de potasio, dejando de lado el mucho más raro potasio-40, cuya firma en los espectrómetros de masas es fácil de confundir con las de calcio o argón. Con solo dos isótopos, fue imposible confirmar que lo que vio el equipo reflejaba la composición química del disco primordial. Y así, Nie y su equipo midieron los tres isótopos de potasio en 32 meteoritos. Descubrieron que el potasio en las rocas no carbonáceas mostraba patrones isotópicos bastante similares a los observados en la Tierra. «Eso fue realmente sorprendente», dice ella. Juntos, los hallazgos sugirieron que alrededor del 80% del potasio de la Tierra provenía de fuentes cercanas.
Otros tres equipos han encontrado una señal similar en los cinco isótopos estables de zinc. dos de los grupos publicado sus hallazgos en Ícaro el verano pasado; trabajo del tercero, dirigido por Martins, aparece esta semana en Ciencia. Los hallazgos se complementan entre sí, dice Frédéric Moynier, cosmoquímico del Paris Globe Institute of Physics y coautor de uno Ícaro estudiar. “Estoy de acuerdo con todo en el [Science] papel, porque es muy similar a nuestro papel”. En general, parece que la mitad o más del zinc de la Tierra también provino del Sistema Solar interior.
Otros elementos volátiles probablemente tuvieron un origen similar, dice Mark Rehkämper, geoquímico de ICL. “El zinc no es agua. Pero donde tienes zinc, tendrás más agua”. Y aunque el Sistema Solar interior recién formado era bajo en elementos volátiles en general, todavía había suficiente para crear un mundo habitable. “El agua ha estado aquí casi desde el principio”, dice Moynier.
Ahora comenzará la búsqueda de elementos volátiles adicionales que exhiban las huellas dactilares primordiales, dice Thorsten Kleine, director del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar y coautor de uno de los artículos sobre zinc. “Acabamos de escribir las propuestas para hacer eso, para ser honesto”, dice. Armado con suficientes datos, especialmente para los elementos que se sabe que se acumulan en un planeta recién nacido en diferentes etapas de su crecimiento, «puedes hacer una reconstrucción detallada de cómo el material que construyó la Tierra cambió con el tiempo».
Eso podría ayudar a resolver otra pregunta que ha inquietado a los científicos planetarios durante décadas: qué tan rápido se construyeron los planetas rocosos. Es posible que se hayan formado lentamente, a lo largo de decenas de millones de años, cuando cuerpos rocosos más pequeños chocaron entre sí, o mucho más rápido, cuando se derrumbaron grandes masas de material. Los isótopos podrían contener pistas, y no solo para nuestro Sistema Solar. Como deja claro el nuevo trabajo, es poco probable que la receta para la Tierra sea única.
