MADRID, 21 Feb. (EUROPA PRESS) -
La composición única del hierro de la Tierra no está vinculada a la formación del núcleo del planeta, según una nueva investigación que desafía la teoría predominante sobre la formación del planeta.
La investigación, publicada en Nature Communications, abre la puerta a otras teorías en competencia sobre por qué la Tierra, en relación con otros planetas, tiene niveles más altos de isótopos pesados de hierro. Entre ellos: los isótopos de hierro ligero pueden haber sido vaporizados en el espacio por un gran impacto con otro planeta que formó la luna; la lenta agitación del manto al hacer y reciclar la corteza terrestre puede incorporar preferentemente hierro pesado en la roca; o, la composición de la materia prima que formó el planeta en sus primeros días puede haber sido enriquecida con hierro pesado.
Un isótopo es una variedad de átomos que tiene un peso diferente de otros átomos del mismo elemento porque tiene un número diferente de neutrones.
Jung-Fu Lin, profesor de la Escuela de Geociencias de Universidad de Texas en Austin y uno de los autores del estudio, dijo en un comunicado: "La formación del núcleo de la Tierra fue probablemente el mayor evento que afectó a la historia de la Tierra. Pero en este estudio, decimos que debe haber otros orígenes para la anomalía del isótopo de hierro de la Tierra".
Jin Liu, ahora investigador postdoctoral en la Universidad de Stanford, dirigió la investigación mientras ganaba su doctorado. Entre los colaboradores se encuentran científicos de la Universidad de Chicago, las universidades de Sorbonne en Francia, el Laboratorio Nacional Argonne, el Centro de Ciencia de Alta Presión y Investigación Tecnológica Avanzada en China y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
Las muestras de roca de otros cuerpos planetarios y objetos -que van desde la luna hasta Marte, hasta los antiguos meteoritos llamados condritas- comparten la misma proporción de isótopos de hierro pesado a ligero. En comparación con estas muestras del espacio, las rocas de la Tierra tienen aproximadamente 0,01 por ciento más de isótopos de hierro pesado que los isótopos ligeros.
Eso podría no sonar como mucho, pero Lin dijo que es lo suficientemente significativo para hacer la composición de hierro de la Tierra única entre los mundos conocidos.
"Esta anomalía de 0.01 por ciento es muy significativa en comparación con, digamos, las condritas", dijo Lin. "Esta diferencia significativa representa una fuente o origen diferente de nuestro planeta".
Lin dijo que una de las teorías más populares para explicar la firma de hierro de la Tierra es que el tamaño relativamente grande del planeta (en comparación con otros cuerpos rocosos en el sistema solar) creó condiciones de alta presión y alta temperatura durante la formación del núcleo que hizo que diferentes proporciones de los isótopos de hierro pesado y ligero se acumularan en el núcleo y el manto. Esto dio lugar a una mayor proporción de isótopos de hierro pesado que se unen con elementos que componen el manto rocoso, mientras que los isótopos de hierro más ligeros se unen entre sí y con otros metales para formar el núcleo de la Tierra.
Pero cuando el equipo de investigación utilizó un yunque de diamante para someter pequeñas muestras de aleaciones de metal y rocas de silicato a las presiones de formación de núcleos, no sólo encontraron que los isótopos de hierro se mantuvieron, sino que los enlaces entre hierro y otros elementos se fortalecieron. En lugar de romperse y volver a unirse con el manto común o elementos de núcleo, la configuración de enlace inicial se hizo más resistente.
"Nuestros estudios de alta presión encuentran que el fraccionamiento isotópico de hierro entre el manto de silicato y el núcleo de metal es mínimo", dijo Liu, el autor principal.
El coautor Nicolás Dauphas, profesor de la Universidad de Chicago, enfatizó que analizar las medidas de la escala atómica era una hazaña en sí misma. "Uno tiene que utilizar técnicas matemáticas sofisticadas para dar sentido a las mediciones", dijo. "Se necesitó un equipo de ensueño para lograr esto".
Helen Williams, profesora de geología en la Universidad de Cambridge, dijo que es difícil conocer las condiciones físicas de la formación del núcleo de la Tierra, pero que las altas presiones en el experimento hacen una simulación más realista.
"Este es un estudio realmente elegante usando un enfoque muy novedoso que confirma resultados experimentales más antiguos y los extiende a presiones mucho más altas apropiadas a las condiciones probables del equilibrio núcleo-manto en la Tierra", dijo Williams.
Lin dijo que se necesitarán más investigaciones para descubrir la razón de la única firma de hierro de la Tierra y que los experimentos que se aproximan a las primeras condiciones en la Tierra jugarán un papel clave porque las rocas del núcleo son imposibles de alcanzar.
