Olvídate del polvo de estrellas: siempre fue hielo estelar

Carl Sagan dijo la famosa frase: «Todos estamos hechos de materia estelar». Pero no explicó cómo sucedió eso. Sí, muchas de las moléculas de nuestro cuerpo solo pudieron haberse creado en explosiones masivas de supernovas —de ahí el dicho— y los científicos han creído durante mucho tiempo tener el mecanismo de su asentamiento: los isótopos creados en las supernovas llegaron aquí en diminutos granos de polvo (polvo estelar) que finalmente se acrecentaron en la Tierra y, posteriormente, en los sistemas biológicos.

Sin embargo, un nuevo artículo publicado en el servidor de preimpresiones arXiv por Martin Bizzarro y sus coautores de la Universidad de Copenhague desmiente esa teoría al demostrar que gran parte del material creado en las supernovas queda atrapado en el hielo a medida que viaja por el medio interestelar. También sugiere que la Tierra misma se formó mediante el modelo de acreción de guijarros, en lugar de mediante la colisión de protoplanetas masivos.

La clave del artículo es el circonio, un elemento poco común en la cosmoquímica. Sin embargo, tiene un isótopo en particular, el Zr-96, que solo se crea en supernovas. Así que el Dr. Bizzarro y su equipo decidieron buscar evidencia de este en algunos meteoritos para determinar dónde se ocultaba el Zr-96 en su estructura.

Para ello, tomaron muestras de una amplia gama de tipos de meteoritos y los expusieron a ácido acético débil. Esto disolvió cualquier material asociado con el agua (incluidas las arcillas), dejando intactos los granos duros y rocosos del cuerpo del meteorito. Posteriormente, midieron las concentraciones de Zr-96 en el agua disuelta, así como en el residuo rocoso.

Descubrieron que las concentraciones de Zr-96 eran hasta 5000 ppm más altas en los lixiviados (es decir, las partes disueltas en ácido) que en la roca. Esto parece demostrar que el hielo fue el principal mecanismo de transporte de los remanentes de supernova. Cuando una supernova explota, no solo expulsa polvo estelar, sino que parte del material se atomizó y se incrustó directamente en partículas heladas.

Esta teoría tiene implicaciones para los modelos de formación planetaria. Cuanto más cerca se forma un planeta de su estrella anfitriona, mayor es la probabilidad de que los granos de hielo que contienen estos restos de supernova se quemen. Por lo tanto, los planetas más cercanos, como la Tierra, Venus y Mercurio, presentan una notable escasez de isótopos creados en supernovas. Por otro lado, los planetas más alejados, como Neptuno o Urano, sí presentarían una abundancia de estos isótopos. Esto coincide precisamente con lo que se ha denominado la «línea de mezcla» del sistema solar: cuanto más lejos del Sol se encuentra un planeta, menos isótopos de supernova posee. Esta línea es lineal, lo que encajaría bien con la idea de que se debe al derretimiento del hielo.

Sin embargo, si profundizamos en este análisis, veremos que tiene implicaciones en la formación planetaria. La Tierra carece relativamente de Zr-96, especialmente en comparación con los asteroides utilizados en el estudio. Por consiguiente, si la Tierra se formó por la colisión de asteroides (de cualquier tamaño), probablemente habría tenido una mayor concentración de ese isótopo en particular.

Por otro lado, si se formó mediante acreción de guijarros, donde diminutos guijarros helados se desplazan a través de la línea de nieve y su hielo se sublima, esos gases sublimados se habrían llevado consigo el Zr-96, lo que significa que la Tierra no habría acumulado gran cantidad, como muestran los datos. Por lo tanto, este trabajo refuerza la idea de que la Tierra se acrecentó a partir de guijarros con el Zr-96 quemado, en lugar de asteroides o planetesimales más grandes que lograron retener sus isótopos de supernova.

Otro hallazgo del artículo se relaciona con las inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAI), que se encuentran entre los materiales más antiguos del sistema solar. Al analizar las CAI en los meteoritos, los investigadores descubrieron que los niveles de Zr-96 variaban considerablemente: algunos contenían mucha cantidad y otros muy poco. Esto implica que se formaron en entornos muy diferentes, probablemente en distintas partes del disco protoplanetario que prevalecía en nuestro sistema solar antes de la formación de los planetas.

Cuando el Zr-96 se separó de sus partículas de polvo en el disco del sistema solar primitivo, creó un disco de acreción «estratificado», donde las partículas de gas «más ligeras» se desplazarían hacia la parte superior o inferior de la estructura de «panqueque» del disco, mientras que los granos de polvo más pesados ​​se formarían más cerca del centro. Las CAI se formarían en ambas partes y acumularían más o menos Zr-96 dependiendo de la parte del disco estratificado en la que se formaran.

Ambas teorías son interesantes y requieren mayor estudio. Si se demuestra que es correcto, este artículo podría considerarse algún día un estudio fundamental tanto en la química preplanetaria como en la teoría de la formación planetaria. Sea como sea, todos deberíamos poder apreciar el hecho de estar hechos de materia estelar, ya sea que estuviera originalmente atrapada en hielo o no.

Con información de arXiv