Antes de que se formaran la Tierra y otros planetas, el joven sol todavía estaba rodeado de gas y polvo cósmicos. Durante milenios, se formaron fragmentos de roca de varios tamaños a partir del polvo. Muchos de estos se convirtieron en bloques de construcción para los planetas posteriores. Otros no se convirtieron en parte de un planeta y todavía hoy orbitan alrededor del sol, por ejemplo, como asteroides en el cinturón de asteroides.
Investigadores de ETH Zurich y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS, en colaboración con un equipo internacional, analizaron muestras de hierro de los núcleos de asteroides que aterrizaron en la Tierra como meteoritos. Al hacerlo, desentrañaron parte de su historia temprana durante el tiempo en que se formaron los planetas. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Nature Astronomy.
Testigos del sistema solar primitivo
«Estudios científicos anteriores mostraron que los asteroides en el sistema solar se han mantenido relativamente sin cambios desde su formación, hace miles de millones de años», explica Alison Hunt, autora principal del estudio e investigadora en ETH Zurich y NCCR PlanetS. «Por lo tanto, son un archivo en el que se conservan las condiciones del sistema solar primitivo», dice Hunt.
Pero para desbloquear este archivo, los investigadores tuvieron que preparar y examinar minuciosamente el material extraterrestre. El equipo tomó muestras de 18 meteoritos de hierro diferentes, que alguna vez fueron parte de los núcleos metálicos de los asteroides. Para realizar su análisis debieron disolver las muestras para poder aislar los elementos Paladio, Plata y Platino para su análisis detallado. Con la ayuda de un espectrómetro de masas, midieron la abundancia de diferentes isótopos de estos elementos. Los isótopos son átomos distintos de elementos dados, en este caso paladio, plata y platino, que comparten la misma cantidad de protones en sus núcleos pero varían en la cantidad de neutrones.
En los primeros millones de años de nuestro sistema solar, los núcleos metálicos de los asteroides se calentaban por la desintegración radiactiva de los isótopos. A medida que comenzaron a enfriarse, comenzó a acumularse un isótopo de plata específico producido por la desintegración radiactiva. Al medir las proporciones actuales de isótopos de plata dentro de los meteoritos de hierro, los investigadores pudieron determinar cuándo y qué tan rápido se habían enfriado los núcleos de los asteroides.
Los resultados mostraron que el enfriamiento fue rápido y probablemente ocurrió debido a colisiones severas con otros cuerpos, que rompieron el manto rocoso aislante de los asteroides y expusieron sus núcleos metálicos al frío del espacio. Si bien el enfriamiento rápido había sido indicado por estudios previos basados en mediciones de isótopos de plata, el momento no estaba claro.
«Nuestras mediciones adicionales de la abundancia de isótopos de platino nos permitieron corregir las mediciones de isótopos de plata por distorsiones causadas por la irradiación cósmica de las muestras en el espacio. Por lo tanto, pudimos datar el momento de las colisiones con mayor precisión que nunca», informa Hunt. “Y para nuestra sorpresa, todos los núcleos de asteroides que examinamos habían sido expuestos casi simultáneamente, en un período de tiempo de 7,8 a 11,7 millones de años después de la formación del sistema solar”, dice el investigador.
Las colisiones casi simultáneas de los diferentes asteroides indicaron al equipo que este período debe haber sido una fase muy inestable del sistema solar. «Parece que todo se estaba derrumbando en ese momento», dice Hunt. «Y queríamos saber por qué», agrega.
Del laboratorio a la nebulosa solar
El equipo consideró diferentes causas al combinar sus resultados con los de las últimas y más sofisticadas simulaciones por computadora del desarrollo del sistema solar. Juntas, estas fuentes podrían reducir las posibles explicaciones.
«La teoría que mejor explicaba esta fase temprana energética del sistema solar indicaba que fue causada principalmente por la disipación de la llamada nebulosa solar», coautora del estudio, miembro de NCCR PlanetS y profesora de Cosmoquímica en la ETH Zurich, Maria Schönbächler explica. «Esta nebulosa solar es el resto del gas que quedó de la nube cósmica de la que nació el Sol. Durante unos pocos millones de años, todavía orbitó alrededor del joven Sol hasta que fue arrastrada por los vientos solares y la radiación», Schönbächler. dice
Mientras la nebulosa todavía estaba alrededor, redujo la velocidad de los objetos que orbitaban alrededor del sol, de manera similar a cómo la resistencia del aire frena un automóvil en movimiento. Después de que la nebulosa había desaparecido, según sugieren los investigadores, la falta de arrastre de gas permitió que los asteroides aceleraran y chocaran entre sí, como autos de choque que se pusieron en modo turbo.
«Nuestro trabajo ilustra cómo las mejoras en las técnicas de medición de laboratorio nos permiten inferir procesos clave que tuvieron lugar en el sistema solar primitivo, como el tiempo probable en el que se había ido la nebulosa solar. Planetas como la Tierra todavía estaban en proceso de nacer en En última instancia, esto puede ayudarnos a comprender mejor cómo nacieron nuestros propios planetas, pero también nos brinda información sobre otros fuera de nuestro sistema solar», concluye Schönbächler.
