Según la Hipótesis Nebular, el Sol y los planetas se formaron hace 4.600 millones de años a partir de una nube gigante de polvo y gas. Esto comenzó con el Sol formándose en el centro, y el material restante formando un disco protoplanetario, a partir del cual se formaron los planetas. Mientras que los planetas del Sistema Solar exterior estaban formados en gran parte por gases (es decir, los Gigantes de Gas), los más cercanos al Sol se formaron a partir de minerales y metales de silicato (es decir, los planetas terrestres).
A pesar de tener una idea bastante buena de cómo surgió todo esto, la cuestión de cómo exactamente se formaron y evolucionaron los planetas del Sistema Solar a lo largo de miles de millones de años todavía está sujeto a debate. En un nuevo estudio, dos investigadores de la Universidad de Heidelberg consideraron el papel desempeñado por el carbono tanto en la formación de la Tierra como en la aparición y evolución de la vida.
Su estudio, "Distribución espacial del polvo de carbono en la nebulosa solar temprana y el contenido de carbono de los planetesimales", apareció recientemente en la revista Astronomía y astrofísica. El estudio fue realizado por Hans-Peter Gail, del Instituto de Astrofísica Teórica de la Universidad de Heidelberg, y Mario Trieloff, del Instituto de Ciencias de la Tierra de Heidelberg y el Laboratorio Klaus-Tschira de Cosmoquímica.
En aras de su estudio, la pareja consideró qué papel desempeñaba el elemento carbono, que es esencial para la vida aquí en la Tierra, en la formación planetaria. Esencialmente, los científicos opinan que durante los primeros días del Sistema Solar, cuando todavía era una nube gigante de polvo y gas, los materiales ricos en carbono se distribuyeron al Sistema Solar interno desde el Sistema Solar externo.
Más allá de la "Línea de Escarcha", donde los volátiles como el agua, el amoníaco y el metano y pueden condensarse en hielo, se forman cuerpos que contienen compuestos de carbono congelados. Al igual que la distribución del agua en todo el Sistema Solar, estos cuerpos supuestamente fueron expulsados de sus órbitas y enviados al Sol, distribuyendo materiales volátiles a los planetesimales que eventualmente crecerían para convertirse en planetas terrestres.
Sin embargo, cuando uno compara los tipos de meteoros que distribuyeron material primordial a la Tierra, también conocido como. meteoritos de condrita: se nota una cierta discrepancia. Básicamente, el carbono es relativamente raro en la Tierra en comparación con estas rocas antiguas, por lo que sigue siendo un misterio. Como explicó el profesor Trieloff, coautor del estudio, en un comunicado de prensa de la Universidad de Heidelberg:
“En la Tierra, el carbono es un elemento relativamente raro. Está enriquecido cerca de la superficie de la Tierra, pero como una fracción de la materia total en la Tierra es solo la mitad de 1/1000. En los cometas primitivos, sin embargo, la proporción de carbono puede ser del diez por ciento o más ".
"Una parte sustancial del carbono en los asteroides y los cometas se encuentra en moléculas de cadena larga y ramificadas que se evaporan solo a temperaturas muy altas", agregó el Dr. Grail, autor principal del estudio. "Basado en los modelos estándar que simulan reacciones de carbono en la nebulosa solar donde se originaron el sol y los planetas, la Tierra y los otros planetas terrestres deberían tener hasta 100 veces más carbono".
Para abordar esto, las dos investigaciones construyeron un modelo que asumía que los eventos de calentamiento repentino de corta duración, donde el Sol calentaba el disco protoplanetario, eran responsables de esta discrepancia. También asumieron que toda la materia en el Sistema Solar interior se calentó a temperaturas de entre 1.300 y 1.800 ° C (2372 a 3272 ° F) antes de que finalmente se formaran pequeños planetesimales y planetas terrestres.
El Dr. Grail y Trieloff creen que la evidencia de esto radica en los granos redondos en meteoritos que se forman a partir de gotas fundidas, conocidas como condrules. A diferencia de los meteoritos de condrita, que pueden estar compuestos de hasta un pequeño porcentaje de carbono, los condrules se agotan en gran medida de este elemento. Esto, afirman, fue el resultado de los mismos eventos de calentamiento repentino que tuvieron lugar antes de que los cóndrulos pudieran acrecentarse para formar meteoritos. Como lo indicó el Dr. Gail:
“Solo los picos de temperatura derivados de los modelos de formación de condrulas pueden explicar la baja cantidad de carbono actual en los planetas interiores. Los modelos anteriores no tenían en cuenta este proceso, pero aparentemente tenemos que agradecer la cantidad correcta de carbono que permitió la evolución de la biosfera de la Tierra tal como la conocemos ".
En resumen, la discrepancia entre la cantidad de carbono que se encuentra en el material de roca condrítica y la que se encuentra en la Tierra puede explicarse por un calentamiento intenso en el Sistema Solar primordial. A medida que la Tierra se formó a partir de material crondrítico, el calor extremo hizo que se agotara su carbono natural. Además de arrojar luz sobre lo que ha sido un misterio continuo en astronomía, este estudio también ofrece una nueva visión de cómo comenzó la vida en el Sistema Solar.
Básicamente, los investigadores especulan que los eventos de calentamiento repentino en el Sistema Solar interno pueden haber sido necesarios para la vida aquí en la Tierra. Si hubiera habido demasiado carbono en el material primordial que se unió a nuestro planeta, el resultado podría haber sido una "sobredosis de carbono". Esto se debe a que cuando el carbono se oxida, forma dióxido de carbono, un importante gas de efecto invernadero que puede conducir a un efecto de calentamiento descontrolado.
Esto es lo que los científicos planetarios creen que le sucedió a Venus, donde la presencia de abundante CO2, combinado con su mayor exposición a la radiación solar, condujo al entorno infernal que existe hoy en día. Pero en la Tierra, el ciclo de silicato-carbonato eliminó el CO2 de la atmósfera, lo que permitió a la Tierra lograr un ambiente equilibrado y sustentador de la vida.
"Si 100 veces más carbono permitiría la eliminación efectiva del gas de efecto invernadero es cuestionable, como mínimo", dijo el Dr. Trieloff. "El carbono ya no podía almacenarse en carbonatos, donde hoy se almacena la mayor parte del CO2 de la Tierra. Tanto CO2 en la atmósfera causaría un efecto invernadero tan severo e irreversible que los océanos se evaporarían y desaparecerían ”.
Es un hecho bien conocido que la vida aquí en la Tierra está basada en el carbono. Sin embargo, saber que las condiciones durante el Sistema Solar temprano impidieron una sobredosis de carbono que podría haber convertido a la Tierra en una segunda Venus es ciertamente interesante. Si bien el carbono puede ser esencial para la vida tal como la conocemos, demasiado puede significar la muerte del mismo. Este estudio también podría ser útil cuando se trata de la búsqueda de vida en sistemas extrasolares.
Al examinar estrellas distantes, los astrónomos podrían preguntar: "¿había condiciones primordiales lo suficientemente calientes en el sistema interno como para evitar una sobredosis de carbono?" ¡La respuesta a esa pregunta podría ser la diferencia entre encontrar una Tierra 2.0 u otro mundo similar a Venus!
