La Tierra y Marte se formaron con escaso material más allá de Júpiter

La Tierra y Marte se formaron a partir de material que se originó en gran parte en el sistema solar interior; sólo un pequeño porcentaje pertenece al predominante más allá de la órbita de Júpiter.


Un grupo de investigadores dirigido por la Universidad de Münster (Alemania) informa estos hallazgos en la revista Science Advances.


Presentan la comparación más completa hasta la fecha de la composición isotópica de ambos planetas y los componentes de construcción prístinos del sistema solar interior y exterior, que se encuentra hoy casi inalterada en meteoritos. Los resultados del estudio tienen consecuencias de gran alcance para nuestra comprensión del proceso que formó los planetas Mercurio, Venus, Tierra y Marte.



La teoría que postula que los cuatro planetas rocosos crecieron hasta su tamaño actual mediante la acumulación de guijarros de polvo del sistema solar exterior no es sostenible, según los autores.


Hace unos 4 mil 600 millones de años, en los primeros días de nuestro sistema solar, un disco de polvo y gases orbitaba al joven Sol. Dos teorías describen cómo en el transcurso de millones de años los planetas rocosos internos se formaron a partir de este material de construcción original.



Según la teoría más antigua, el polvo en el sistema solar interior se aglomeraba en trozos cada vez más grandes que alcanzaban gradualmente casi el tamaño de nuestra Luna. Las colisiones de estos embriones planetarios finalmente produjeron los planetas interiores Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Sin embargo, una teoría más nueva prefiere un proceso de crecimiento diferente: “guijarros” de polvo de tamaño milimétrico migraron desde el sistema solar exterior hacia el Sol. En su camino, se acumularon en los embriones planetarios del sistema solar interior y, paso a paso, los ampliaron a su tamaño actual.



Ambas teorías se basan en modelos teóricos y simulaciones informáticas destinadas a reconstruir las condiciones y la dinámica del sistema solar primitivo; ambos describen un posible camino de formación planetaria. ¿Pero cuál es el correcto? ¿Qué proceso tuvo lugar realmente? Para responder a estas preguntas en su estudio actual, el equipo determinó ahora la composición exacta de los planetas rocosos. “Queríamos averiguar si los componentes básicos de la Tierra y Marte se originaron en el sistema solar exterior o interior”, dice en un comunicado el doctor Christoph Burkhardt, de la Universidad de Münster, primer autor del análisis.


Con este fin, los isótopos de los metales raros titanio, circonio y molibdeno que se encuentran en diminutas trazas en las capas externas ricas en silicato de ambos planetas proporcionan pistas cruciales.



Los investigadores utilizaron dos tipos de meteoritos. Estos trozos de roca generalmente llegaron a la Tierra desde el cinturón de asteroides, la región entre las órbitas de Marte y Júpiter. Se considera que son componentes en gran parte prístinos. Mientras que las llamadas condritas carbonáceas, que pueden contener hasta un pequeño porcentaje de carbono, se originaron más allá de la órbita de Júpiter y sólo más tarde se trasladaron al cinturón de asteroides debido a la influencia de los crecientes gigantes gaseosos, sus primos más empobrecidos en carbono, las condritas no carbonáceas, son verdaderos hijos del sistema solar interior.


La composición isotópica precisa de las capas de rocas exteriores accesibles de la Tierra y la de ambos tipos de meteoritos se ha estudiado durante algún tiempo; sin embargo, no ha habido análisis comparables completos de rocas marcianas, pero ahora, los investigadores examinaron muestras de un total de 17 meteoritos marcianos, que pueden asignarse a seis tipos típicos de rocas de aquel planeta. Además, los científicos investigaron por primera vez la abundancia de tres isótopos metálicos diferentes.



Los resultados de los investigadores muestran que las capas de rocas exteriores de la Tierra y Marte tienen poco en común con las condritas carbonáceas del sistema solar exterior. Representan sólo un 4 por ciento de los bloques de construcción originales de ambos planetas. “Si la Tierra y Marte primitivos hubieran acumulado principalmente granos de polvo del sistema solar exterior, este valor debería ser casi 10 veces mayor”, dice el doctor y catedrático Thorsten Kleine, de la Universidad de Münster, quien también es director del Instituto Max Planck para Investigación del sistema solar en Göttingen. “Por tanto, no podemos confirmar esta teoría de la formación de los planetas interiores”, añade.


Pero la composición de la Tierra y Marte tampoco coincide exactamente con el material de las condritas no carbonáceas. Las simulaciones por computadora sugieren que otros elementos están en juego.


“La composición isotópica de este tercer tipo de material de construcción, según lo inferido por nuestras simulaciones por computadora, implica que debe haberse originado en la región más interna del sistema solar”, explica Christoph Burkhardt. Dado que los cuerpos tan cercanos al Sol casi nunca se dispersaron en el cinturón de asteroides, este material fue absorbido casi por completo en los planetas internos y, por lo tanto, no se encuentra en los meteoritos.



El sorprendente hallazgo no cambia las consecuencias del estudio para la teoría de la formación de planetas. “El hecho de que la Tierra y Marte aparentemente contengan principalmente material del sistema solar interior encaja bien con la formación de planetas a partir de las colisiones de grandes cuerpos en el sistema solar interior”, concluye Christoph Burkhardt.

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