Los científicos han identificado lo que puede ser la primera evidencia directa de material sobrante de la “proto-Tierra”, una versión primordial de nuestro planeta que existió antes de que un impacto colosal que formó la luna lo remodelara para siempre.
El estudio, publicado el martes (14 de octubre) en la revista Nature Geoscience, sugiere que pequeñas pistas químicas de esta protoTierra han sobrevivido en lo profundo de las rocas de la Tierra, esencialmente inalteradas, durante miles de millones de años. Los hallazgos proporcionan una ventana poco común a los componentes básicos originales del planeta y podrían ofrecer a los científicos pistas sobre cómo eran la Tierra y sus mundos vecinos en sus primeras eras.
“Esta es quizás la primera evidencia directa de que hemos preservado los materiales prototerrestres”, dijo en un comunicado Nicole Nie, profesora asistente de ciencias terrestres y planetarias en el MIT, quien codirigió el nuevo artículo.
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Hace aproximadamente 4.500 millones de años, el joven sistema solar era una nube arremolinada de gas y polvo que formó los primeros asteroides y planetas, incluida la joven Tierra, y luego una esfera caliente y fundida probablemente burbujeante con océanos de lava.
Menos de 100 millones de años después, un asteroide del tamaño de Marte chocó con la protoTierra en un evento tan violento que derritió y remezcló casi todo el planeta, creando la luna en el proceso. Fue el último evento que causó el derretimiento a gran escala del manto de la Tierra, señala el nuevo estudio, y los científicos han sospechado durante mucho tiempo que este “impacto gigante” borró casi todos los rastros químicos de lo que vino antes.
Pero Nie y sus colegas descubrieron un desequilibrio sutil en los isótopos de potasio en rocas antiguas, específicamente un déficit de potasio-40. Esta anomalía, argumentan los investigadores, es una posible huella digital de material que sobrevivió de la propia protoTierra.
“Vemos un pedazo de la Tierra muy antigua, incluso antes del impacto gigante”, dijo Nie en el comunicado. “Esto es sorprendente porque esperaríamos que esta firma tan temprana se borrara lentamente a través de la evolución de la Tierra”.
El potasio se encuentra naturalmente en tres isótopos: potasio-39, potasio-40 y potasio-41, que son versiones ligeramente diferentes del mismo elemento con diferentes números de neutrones pero el mismo número de protones.
En 2023, el equipo de Nie analizó meteoritos que se formaron en diferentes momentos y ubicaciones en todo el sistema solar y que habían sido recolectados alrededor de la Tierra. Los investigadores encontraron sutiles diferencias isotópicas de potasio entre ellos, lo que significaba que los diferentes isótopos podrían “utilizarse como trazadores de los componentes básicos de la Tierra”, dijo Nie en el comunicado.
En el nuevo estudio, el equipo buscó anomalías de potasio similares en las rocas más antiguas y profundas de la Tierra. Se trataba de muestras recogidas en Groenlandia, Alexo en el cinturón de Abitibi de Canadá y el cinturón de komatiita de Winnipegosis en Manitoba; los volcanes Kama’ehuakanaloa y Mauna Loa de Hawaii; y el volcán Newberry en Cascade Range, en el noroeste de Estados Unidos.
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“Si se conserva esta firma de potasio, querríamos buscarla en el tiempo profundo y en las profundidades de la Tierra”, dijo Nie en el comunicado.
Los investigadores encontraron que estos materiales antiguos contenían incluso menos potasio-40 de lo esperado, lo que sugiere que las rocas “fueron construidas de manera diferente”, dijo Nie en el comunicado.
Para detectar una señal tan diminuta, los investigadores disolvieron las rocas en polvo en ácido, aislaron el potasio resultante y luego utilizaron un espectrómetro de masas ultrasensible para medir con precisión las proporciones de los tres isótopos del elemento, según el nuevo estudio.
Los investigadores también realizaron simulaciones por computadora para probar si procesos geológicos o cósmicos conocidos, como impactos de asteroides, convección de materiales desde el manto de la Tierra a su superficie o derretimiento planetario a gran escala, podrían explicar las proporciones de isótopos de potasio que observaron. Pero en cada escenario modelado, las composiciones simuladas contenían ligeramente más potasio-40 que lo que contenían las muestras de rocas reales de Canadá, Groenlandia y Hawaii.
Este déficit representa el manto primitivo prototerrestre que escapó en gran medida a la mezcla causada por el impacto gigante y todavía existe hoy en las profundidades de la Tierra, dicen los investigadores.
Si bien los meteoritos estudiados en el trabajo anterior del equipo también mostraron anomalías de potasio, no exhibieron exactamente el mismo déficit, lo que sugiere que los materiales que originalmente formaron la protoTierra aún no se han descubierto.
“Los científicos han estado tratando de comprender la composición química original de la Tierra combinando las composiciones de diferentes grupos de meteoritos”, dijo Nie en el mismo comunicado.
“Pero nuestro estudio muestra que el inventario actual de meteoritos no está completo y que hay mucho más que aprender sobre el origen de nuestro planeta”.