La Tierra no se formó con los productos químicos necesarios para que comience la vida. Una teoría bien respaldada, llamada "teoría de la chapa tardía", sugiere que los químicos volátiles necesarios para la vida llegaron mucho después de que se formara la Tierra, traída aquí por meteoritos. Pero un nuevo estudio desafía la teoría de la chapa tardía.
La evidencia muestra que la Luna se creó cuando un planeta del tamaño de Marte llamado Theia colisionó con la Tierra. El impacto creó un anillo de escombros a partir del cual se formó la Luna. Ahora, este nuevo estudio dice que el mismo impacto puede haber entregado los químicos necesarios para la vida a la joven Tierra.
"El nuestro es el primer escenario que puede explicar el tiempo y la entrega <de volátiles> de una manera que sea consistente con toda la evidencia geoquímica".
Coautor Rajdeep Dasgupta, Departamento de Ciencias de la Tierra, Ambientales y Planetarias, Universidad de Rice.
El impacto entre la Tierra y Theia ocurrió hace unos 4.400 millones de años, muy temprano en la vida de la Tierra. Fue entonces cuando la Tierra probablemente recibió la mayor parte de su carbono, nitrógeno y otras sustancias químicas volátiles necesarias para que exista vida. El nuevo estudio es de la Universidad de Rice y se publica en la revista Science Advances.
Los científicos han estudiado meteoritos primitivos de la Tierra primitiva y otros planetas rocosos del Sistema Solar interior. Han descubierto que los antiguos meteoritos están agotados de sustancias químicas volátiles necesarias para la vida. Eso planteó la pregunta, ¿de dónde provienen los químicos volátiles de la Tierra?
"Desde el estudio de meteoritos primitivos, los científicos saben desde hace mucho tiempo que la Tierra y otros planetas rocosos en el sistema solar interior están agotados por la volatilidad", dijo el coautor del estudio Rajdeep Dasgupta. “Pero el momento y el mecanismo de entrega volátil se ha debatido acaloradamente. El nuestro es el primer escenario que puede explicar el tiempo y la entrega de manera coherente con toda la evidencia geoquímica ".
Según el equipo detrás del estudio, el planeta impactante tenía un núcleo rico en azufre, mientras que su manto y corteza contenían volátiles. Cuando chocó con la Tierra, inyectó los químicos necesarios para la vida, como nitrógeno, carbono, hidrógeno y azufre, en la corteza terrestre. La colisión también expulsó grandes cantidades de material al espacio, que se unió a la Luna.
"Lo que encontramos es que toda la evidencia ... es consistente con un impacto de formación de luna que involucra un planeta volátil, del tamaño de Marte, con un núcleo rico en azufre".
Damanveer Grewal, autor principal del estudio, estudiante de posgrado, Rice University.
El equipo detrás de este estudio realizó experimentos en un laboratorio que imita las condiciones de alta presión y alta temperatura que se encuentran cuando se forma el núcleo de un planeta. Los experimentos ayudaron a probar su teoría que dice que los volátiles llegaron a la Tierra como resultado de una colisión con un planeta con un núcleo rico en azufre.
El contenido de azufre del núcleo del planeta donante es importante debido a la desconcertante variedad de evidencia experimental sobre el carbono, el nitrógeno y el azufre que existen en todas las partes de la Tierra, excepto el núcleo. "El núcleo no interactúa con el resto de la Tierra, pero todo lo que está encima, el manto, la corteza, la hidrosfera y la atmósfera, están todos conectados".
El autor principal del estudio y estudiante graduado Damanveer Grewal dijo. "Ciclos materiales entre ellos".
Probaron la idea con un núcleo terrestre hipotético que contenía niveles variables de azufre. Querían saber si un núcleo con alto contenido de azufre excluía carbono, nitrógeno o ambos. En general, descubrieron que cuanto mayor es el contenido de azufre del núcleo, es menos probable que contenga volátiles. Al menos en el caso de la Tierra.
El nitrógeno no se vio afectado en gran medida ”, dijo Grewal. "Permaneció soluble en las aleaciones en relación con los silicatos, y solo comenzó a excluirse del núcleo bajo la concentración más alta de azufre".
Utilizando los resultados de estos experimentos, realizaron más de mil millones de simulaciones para descubrir cómo la Tierra podría haber obtenido sus productos químicos volátiles. "Lo que encontramos es que toda la evidencia (firmas isotópicas, la relación carbono-nitrógeno y las cantidades totales de carbono, nitrógeno y azufre en la Tierra de silicato a granel) son consistentes con un impacto de formación de luna que involucra a un planeta volátil de Marte. planeta de tamaño con un núcleo rico en azufre ”, dijo Grewal.
Las implicaciones de este estudio son más que solo la Tierra. También nos dicen algo sobre cómo puede llegar a ser la vida en otros planetas rocosos en otros sistemas solares.
"Este estudio sugiere que un planeta rocoso similar a la Tierra tiene más oportunidades de adquirir elementos esenciales para la vida si se forma y crece a partir de impactos gigantes con planetas que han muestreado diferentes bloques de construcción, tal vez de diferentes partes de un disco protoplanetario", dijo Dasgupta .
"Esto elimina algunas condiciones límite", dijo Dasgupta. "Muestra que los volátiles esenciales para la vida pueden llegar a las capas superficiales de un planeta, incluso si fueron producidos en cuerpos planetarios que experimentaron formación de núcleos en condiciones muy diferentes".
Dasgupta dijo que no parece que el silicato a granel de la Tierra, por sí solo, podría haber alcanzado los presupuestos volátiles esenciales para la vida que produjeron nuestra biosfera, atmósfera e hidrosfera. "Eso significa que podemos ampliar nuestra búsqueda de caminos que conducen a elementos volátiles que se unen en un planeta para apoyar la vida tal como la conocemos".
El trabajo del equipo es parte del programa Planetas CLEVER Planets (Cycles of Life-Essential Volatile Elements on Rocky).
Fuentes:
- Comunicado de prensa: la colisión planetaria que formó la luna hizo posible la vida en la Tierra
- Documento de investigación: Entrega de carbono, nitrógeno y azufre a la tierra de silicato por un impacto gigante
- Revista espacial: una colisión cataclísmica formó la luna, pero mató a Theia
- Planetas inteligentes
