Los nuevos experimentos han demostrado que el núcleo de Marte se formó mucho más rápido que el núcleo de la Tierra, gracias al hierro fundido y los sulfuros de níquel que se filtran a través de roca sólida y en el centro del planeta rojo.
Planetas son en capasalgo así como una cebolla. La superficie sobre la que nos encontramos es el cortezaque se sienta sobre el manto. Mucho más profundo, y encontramos un núcleo externo sólido y un núcleo interno fundido, cuyo giro puede generar un campo magnético global.
Los científicos planetarios llaman a esta estratificación de capas “diferenciación”, en el sentido de que diferentes elementos podían diferenciarse entre sí. Los elementos más pesados, particularmente el hierro y el níquel, generalmente se hunden en los corazones de los planetas, mientras que los elementos de silicato más ligeros permanecen en capas externas. Sin embargo, los científicos generalmente han asumido que para que el hierro y el níquel puedan hundirse en un núcleo planetario, el interior de un planeta debe estar fundido, derretido principalmente por el calor liberado por el descomposición radiactiva de aluminio-26 y posiblemente hierro-56.
Esto es casi seguro que TierraEl núcleo se formó, al menos, en un proceso que los científicos estiman que tardó mil millones de años o más. Pero Marte Presenta un problema en esta historia. marciano meteoritos contener evidencia radioisotópica que es sensible a la formación del núcleo de Marte, y esta evidencia apunta a ese núcleo que no se forma en miles de millones de años, sino en solo unos pocos millones de años después del nacimiento del sistema solar. La implicación de esto parece ser que Marte creció mucho más rápido que la Tierra, pero los modelos de formación del sistema solar han luchado para replicar esto.
Ahora, los científicos de la División de Investigación y Exploración de Investigación y Exploración de Astromateriales del Centro Espacial de la NASA Johnson piensan que tienen la respuesta. Es posible que hayan descubierto cómo Marte podría haber formado su núcleo tan rápido sin experimentar ningún crecimiento anómalo que establezca desde el principio.
Hace aproximadamente 4.500 millones a 4.600 millones de años, los planetas se unieron a un disco de gas y polvo que rodeó el solllamado disco protoplanetario. La gravedad del sol infantil llevó a los elementos y minerales más pesados, incluidos el hierro y el níquel, al santuario interno del disco. Mientras tanto, los materiales más ligeros como el agua y el hidrógeno residían en las partes externas del disco.
El lugar donde se formó Marte se sentaba en algún lugar entre esas secciones. Todavía había mucha hierro y níquel en sus alrededores, pero también había espacio para elementos más ligeros como oxígeno y azufre. El equipo de Ares se dio cuenta de que esto podría haber influido en cómo se formó el núcleo de Marte, por lo que lo pusieron a prueba. Al hacerlo, produjeron la primera evidencia directa de que el hierro fundido y los sulfuros de níquel pueden filtrarse a través de pequeñas grietas entre minerales en roca sólida, en última instancia, acumulándose en el núcleo de un planeta después de solo unos pocos millones de años, mucho antes de que la descomposición radiactiva volviera la fundida interior.
Los científicos, dirigidos por Sam Crossley, que desde entonces se mudó de Ares a la Universidad de Arizona en Tucson, realizaron experimentos de alta temperatura en el laboratorio de petrología experimental de la NASA Johnson, calentando muestras de rocas ricas en sulfato en más de 1,020 grados Celsius, que es lo suficientemente caliente como para mezclar sulfuros, pero no silicear rocas. Luego sondearon las muestras calentadas en el laboratorio de tomografía computarizada de rayos X del centro espacial para ver si los sulfuros habían percolado a través de la roca sólida.
“En realidad pudimos ver en representaciones 3D completas cómo los fundidos de sulfuro se movían a través de la muestra experimental, filtrándose en grietas entre otros minerales”, dijo Crossley en un declaración.
Todo está bien demostrando esto en condiciones controladas dentro de un laboratorio, pero ¿podría realmente tener lugar en las entrañas de un cuerpo planetario? Sin duda, el equipo tuvo que verificar su hipótesis contra el material que realmente alguna vez fue parte de un cuerpo planetario.
“Dimos el siguiente paso y buscamos evidencia química forense de filtración de sulfuro en meteoritos”, dijo Crossley. “Al derretir parcialmente los sulfuros sintéticos infundidos con metales de grupo platino traza, pudimos reproducir los mismos patrones químicos inusuales que se encuentran en los meteoritos ricos en oxígeno, proporcionando una fuerte evidencia de que la filtración de sulfuro ocurrió en esas condiciones en el sistema solar temprano”.
Sin embargo, identificando esos metales traza de grupo de platino, específicamente iridio, osmio, paladio, platino y rutenio, sin destruir las muestras requirieron algunas técnicas inteligentes ideadas por el investigador de ARES Jake Setera.
“Para confirmar qué nos mostraban las visualizaciones 3D, necesitábamos desarrollar un método apropiado de ablación con láser que pudiera rastrear los elementos de grupo de platino en estas muestras experimentales complejas”, dijo Setera en el comunicado.
El método de Setera encontró que el paso de los sulfuros fundidos a través de la roca sólida izquierda los residuos de estos metales del grupo de platino en las muestras en cantidades que coincidían con los que se encuentran en ciertos meteoritos condríticos.
“Confirmó nuestra hipótesis: que en un entorno planetario, estos densos fundidos migrarían al centro de un cuerpo y formarían un núcleo, incluso antes de que la roca circundante comenzara a derretirse”, dijo Crossley.
Este modelo de formación de núcleo se aplicaría a todos los cuerpos grandes significativos que residen en esa región media del disco protoplanetario, no solo Marte. Dicho esto, dado el rompecabezas de la formación de Marte, los hallazgos potencialmente responden algunas preguntas fundamentales sobre los primeros días del planeta rojo, y hace que la predicción de que el núcleo de Marte debería ser rico en azufre. ¿Y sabes a qué huele el azufre? Huevos podridos.
La investigación fue publicada el 4 de abril en la revista Comunicaciones de la naturaleza.