De acuerdo con la Hipótesis Nebular, se cree que el Sistema Solar se formó a través del proceso de acreción. Esencialmente, esto comenzó cuando una nube masiva de polvo y gas (también conocida como la Nebulosa Solar) experimentó un colapso gravitacional en su centro, dando a luz al Sol. El polvo y el gas restantes se formaron en un disco protoplanetario alrededor del Sol, que gradualmente se unió para formar los planetas.
Sin embargo, mucho sobre el proceso de cómo los planetas evolucionaron para diferenciarse en sus composiciones ha seguido siendo un misterio. Afortunadamente, un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Bristol ha abordado el tema desde una nueva perspectiva. Al examinar una combinación de muestras de la Tierra y meteoritos, han arrojado nueva luz sobre cómo se formaron y evolucionaron planetas como la Tierra y Marte.
El estudio, titulado "Evidencia de isótopos de magnesio de que la pérdida de vapor por acreción forma composiciones planetarias", apareció recientemente en la revista científica Naturaleza. Dirigido por Remco C. Hin, investigador asociado de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Bristol, el equipo comparó muestras de roca de la Tierra, Marte y el Asteroide Vesta para comparar los niveles de isótopos de magnesio dentro de ellos.
Su estudio intentó responder a lo que ha sido una pregunta persistente en la comunidad científica, es decir, ¿los planetas se formaron como son hoy o adquirieron sus composiciones distintivas con el tiempo? Como explicó el Dr. Remco Hin en un comunicado de prensa de la Universidad de Bristol:
“Hemos proporcionado evidencia de que tal secuencia de eventos ocurrió en la formación de la Tierra y Marte, usando mediciones de alta precisión de sus composiciones de isótopos de magnesio. Las relaciones de isótopos de magnesio cambian como resultado de la pérdida de vapor de silicato, que contiene preferentemente los isótopos más ligeros. De esta manera, estimamos que más del 40 por ciento de la masa de la Tierra se perdió durante su construcción. Este trabajo de construcción de vaqueros, como lo describió uno de mis coautores, también fue responsable de crear la composición única de la Tierra.”
Para descomponerlo, la acumulación consiste en grupos de material que colisionan con grupos vecinos para formar objetos más grandes. Este proceso es muy caótico, y el material a menudo se pierde y se acumula debido al calor extremo generado por estas colisiones a alta velocidad. También se cree que este calor creó océanos de magma en los planetas a medida que se formaron, sin mencionar las atmósferas temporales de roca vaporizada.
Hasta que los planetas tengan aproximadamente el mismo tamaño que Marte, su fuerza de atracción gravitacional era demasiado débil para retener estas atmósferas. Y a medida que se produjeran más colisiones, la composición de esta atmósfera y de los planetas mismos tendría cambios sustanciales. Cómo los planetas terrestres (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) obtuvieron exactamente sus composiciones actuales, pobres en volátiles con el tiempo, es lo que los científicos esperaban abordar.
Por ejemplo, algunos creen que las composiciones actuales de los planetas son el resultado de combinaciones particulares de gas y polvo durante los primeros períodos de formación de planetas, donde los planetas terrestres son ricos en silicatos / metales, pero pobres en volátiles, debido a qué elementos eran más abundantes el sol. Otros han sugerido que su composición actual es una consecuencia de su violento crecimiento y colisiones con otros cuerpos.
Para arrojar luz sobre esto, el Dr. Hin y sus asociados analizaron muestras de la Tierra, junto con meteoritos de Marte y el asteroide Vesta utilizando un nuevo enfoque analítico. Esta técnica es capaz de obtener mediciones más precisas de las raciones de isótopos de magnesio que cualquier método anterior. Este método también mostró que todos los cuerpos diferenciados, como la Tierra, Marte y Vesta, tienen composiciones de magnesio isotópicamente más pesadas que los meteoritos condríticos.
De esto, pudieron sacar tres conclusiones. Por un lado, descubrieron que la Tierra, Marte y Vesta tienen distintas raciones de isótopos de magnesio que no podrían explicarse por la condensación de la Nebulosa Solar. En segundo lugar, señalaron que el estudio de los isótopos pesados de magnesio reveló que, en todos los casos, los planetas perdieron alrededor del 40% por ciento de su masa durante su período de formación, luego de repetidos episodios de vaporización.
Finalmente, determinaron que el proceso de acreción produce otros cambios químicos que generan las características químicas únicas de la Tierra. En resumen, su estudio mostró que la Tierra, Marte y Vesta experimentan pérdidas significativas de material después de la formación, lo que significa que sus composiciones peculiares probablemente fueron el resultado de colisiones a lo largo del tiempo. Como agregó el Dr. Hin:
“Nuestro trabajo cambia nuestras opiniones sobre cómo los planetas alcanzan sus características físicas y químicas. Si bien se sabía anteriormente que construir planetas es un proceso violento y que las composiciones de planetas como la Tierra son distintas, no estaba claro que estas características estuvieran vinculadas. Ahora mostramos que la pérdida de vapor durante las colisiones de alta energía de acreción planetaria tiene un profundo efecto en la composición de un planeta ".
Su estudio también indicó que este proceso de formación violenta podría ser característico de los planetas en general. Estos hallazgos no solo son significativos cuando se trata de la formación del Sistema Solar, sino también de planetas extrasolares. Cuando llegue el momento de explorar sistemas estelares distantes, las composiciones distintivas de sus planetas nos dirán mucho sobre las condiciones a partir de las cuales se formaron y cómo llegaron a ser.
