Durante muchos años, los científicos han predicho que muchos de los elementos que son ingredientes cruciales para la vida, como el azufre y el nitrógeno, llegaron por primera vez a la Tierra cuando objetos tipo asteroides que los transportaban se estrellaron contra la superficie de nuestro planeta.
Pero una nueva investigación publicada por nuestro equipo en Science Advances sugiere que muchos de estos elementos, llamados volátiles, pueden haber existido en la Tierra desde el principio, mientras se formaba un planeta.
Los volátiles se evaporan más fácilmente que otros elementos. Los ejemplos comunes incluyen carbono, hidrógeno y nitrógeno, aunque nuestra investigación se centró en un grupo llamado calcógenos. El azufre, el selenio y el telurio son todos calcógenos.
Comprender cómo estos elementos volátiles llegaron a la Tierra ayuda a los científicos planetarios como nosotros a comprender mejor la historia geológica de la Tierra y podría enseñarnos más sobre la habitabilidad de los planetas terrestres más allá de la Tierra.
La popular teoría del «chapado tardío» predice que la Tierra se formó por primera vez a partir de materiales bajos en volátiles. Según la teoría, después de la formación del núcleo de la Tierra, el planeta se volvió volátil cuando cuerpos ricos en volátiles del sistema solar exterior golpearon la superficie.
Estos objetos trajeron alrededor del medio por ciento de la masa de la Tierra. Si la última teoría de la apariencia es correcta, entonces la mayoría de los elementos que componen la vida llegaron a la Tierra algún tiempo después de que se formara el núcleo de la Tierra.
Pero nuestra nueva investigación sugiere que la Tierra tuvo todos sus elementos volátiles esenciales para la vida desde el principio, durante la formación del planeta. Estos resultados desafían la teoría tardía de la chapa y son consistentes con otro estudio que rastrea el origen del agua en la Tierra.
Para estudiar el origen de los volátiles en la Tierra, utilizamos una técnica computacional llamada cálculo de primeros principios. Esta técnica describe el comportamiento de los isótopos, que son átomos de un elemento que tienen un número variable de neutrones. Puedes pensar en un elemento como una familia: cada átomo tiene la misma cantidad de protones, pero diferentes isótopos primos tienen diferente cantidad de neutrones.
Los distintos isótopos se comportaron de forma ligeramente distinta durante cada etapa de la formación de la Tierra. Y los isótopos dejaron una firma después de cada etapa de formación que los científicos pueden usar como una especie de huella digital para rastrear dónde estuvieron durante la formación de la Tierra.
El cálculo de primeros principios nos permitió calcular qué firmas de isótopos esperaríamos ver para diferentes calcógenos, dependiendo de cómo se formó la Tierra. Ejecutamos algunos modelos y comparamos nuestras predicciones de isótopos para cada modelo con las mediciones reales de isótopos de calcógeno en la Tierra.
Descubrimos que, si bien muchos volátiles se evaporaron durante la formación de la Tierra, cuando estaba caliente y brillaba, todavía quedan muchos más en la actualidad. Nuestros hallazgos sugieren que la mayoría de los volátiles que hay actualmente en la Tierra probablemente sean restos de la etapa inicial de formación de la Tierra.
Si bien es interesante estudiar los calcógenos, las investigaciones futuras deberían centrarse en otros volátiles críticos para la vida, como el nitrógeno. Y una mayor investigación sobre cómo se comportan estos volátiles en condiciones extremas podría ayudarnos a saber más sobre cómo se comportaban los isótopos durante cada una de las etapas de crecimiento de la formación de la Tierra.
También esperamos utilizar este enfoque para ver si algunos exoplanetas (planetas más allá de nuestro sistema solar) podrían ser habitables para la vida.
Con información de Science Advances
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