Un planeta parecido a Mercurio chocó contra la Tierra... y trajo algo consigo

Los investigadores ofrecen una nueva respuesta a una pregunta geológica que se debate desde hace mucho tiempo: ¿Cómo surgió la vida basada en el carbono en la Tierra, dado que la mayoría del carbono del planeta debería haberse evaporado en los primeros días o quedarse encerrado en su núcleo?

El laboratorio de Rajdeep Dasgupta , autor principal del estudio, está especializado en la recreación de las condiciones de alta presión y altas temperaturas que existen en las profundidades de la Tierra y otros planetas rocosos. El equipo aprieta rocas en prensas hidráulicas que pueden simular las condiciones existentes a más de 400 km por debajo de la superficie de la Tierra o en el límite entre el núcleo y el manto de los planetas más pequeños como Mercurio.

Los científicos tenían claro que, durante la etapa de formación de la Tierra, incluso si el carbono no se hubiera evaporizado en el espacio, tendría que haber terminado en el manto metálico del planeta, debido a que las aleaciones ricas en hierro tienen una fuerte afinidad por el carbono.

El núcleo de la Tierra, que es principalmente hierro, constituye aproximadamente un tercio de la masa del planeta. El manto de silicato ocupa los otros dos tercios y se extiende más de 2.400 km por debajo de la superficie. La corteza y la atmósfera son tan delgadas que representan menos del 1% de la masa del planeta. El manto, la atmósfera y la corteza constantemente intercambian elementos, incluyendo los elementos volátiles necesarios para la vida.

Pero si la cantidad inicial de caborno de la Tierra hirvió lejos en el espacio o se quedó atascado en el núcleo, ¿de dónde vino el carbono del manto y la biosfera?

«Una idea popular ha sido que los elementos volátiles como el carbono, el azufre, el nitrógeno o el hidrógeno fueron añadidos después de que el núcleo de la Tierra terminara de formarse», señala Yuan Li, científico del Instituto de Geoquímica de Guangzhou, de la Academia de Ciencias de China. «Cualquiera de esos elementos que cayeron a la Tierra en meteoritos y cometas más de 100 millones de años después de la formación del Sistema Solar podrían haber evitado el intenso calor del océano de magma que cubría la Tierra hasta ese momento».

«El problema con esta idea es que, si bien puede dar cuenta de la abundancia de muchos de estos elementos, no hay meteoritos conocidos que producirían la relación de elementos volátiles en la parte de silicato de nuestro planeta», subraya Li.

A finales de 2013, el equipo de Dasgupta comenzó a pensar en formas no convencionales para abordar la cuestión de las sustancias volátiles y la composición del núcleo, y decidió llevar a cabo experimentos para medir cómo el azufre o el silicio podrían alterar la afinidad del hierro por el carbono. La idea no surgió de estudios de la Tierra, sino a partir de algunos de nuestros vecinos planetarios.

Los experimentos revelaron que el carbono podría ser excluido de la base -y relegado al manto de silicatos- si las aleaciones de hierro en el núcleo eran ricas en silicio o azufre. «Los datos clave revelaron cómo la partición de carbono entre las partes metálicas y de silicato de planetas terrestres varían en función de variables como la temperatura, la presión y el contenido de azufre o silicio», dice Li.

«Un escenario que explica la relación carbono-azufre y la abundancia de carbono es que un planeta embrionario como Mercurio, que ya había formado un núcleo rico en silicio, chocara contra la Tierra y fuera absorbido por ella», dice Dasgupta. «Debido a que es un cuerpo masivo, la dinámica podría funcionar de manera que el núcleo del planeta fuera directamente al núcleo del nuestro, y el manto rico en carbono se mezclaría con el manto de la Tierra».

«En este trabajo, nos centramos en carbono y azufre -prosigue el investigador-. Hace falta un trabajo mucho mayor para reconciliar todos los elementos volátiles, pero al menos en términos de las abundancias de carbono-azufre y la relación carbono-azufre, nos encontramos con que este escenario podría explicar los presentes balances (de estos elementos) en la Tierra».

La investigación aparece publicada en la revista Nature Geoscience .