La investigación realizada por los científicos de la Tierra de la Universidad de Rice sugiere que prácticamente todo el carbono que da vida a la Tierra podría provenir de una colisión hace unos 4.400 millones de años entre la Tierra y un planeta embrionario similar a Mercurio.
En un nuevo estudio esta semana en Geociencia de la naturaleza , el petrólogo de Rice Rajdeep Dasgupta y sus colegas ofrecen una nueva respuesta a una pregunta geológica largamente debatida: ¿Cómo se desarrolló la vida basada en el carbono en la Tierra, dado que la mayor parte del carbono del planeta debería haberse evaporado en los primeros días del planeta o convertirse enencerrado en el núcleo de la Tierra?
"El desafío es explicar el origen de los elementos volátiles como el carbono que permanecen fuera del núcleo en la parte del manto de nuestro planeta", dijo Dasgupta, coautor del estudio con el autor principal y el investigador postdoctoral de Rice Yuan Li, Riceel científico investigador Kyusei Tsuno y los colegas del Instituto Oceanográfico Woods Hole Brian Monteleone y Nobumichi Shimizu.
El laboratorio de Dasgupta se especializa en recrear las condiciones de alta presión y alta temperatura que existen en el interior de la Tierra y otros planetas rocosos. Su equipo aprieta rocas en prensas hidráulicas que pueden simular condiciones a unas 250 millas debajo de la superficie de la Tierra o en el límite del núcleo-mantode planetas más pequeños como Mercurio.
"Incluso antes de este artículo, habíamos publicado varios estudios que mostraban que incluso si el carbono no se vaporizara en el espacio cuando el planeta estaba en gran parte fundido, terminaría en el núcleo metálico de nuestro planeta, porque las aleaciones ricas en hierro allítener una fuerte afinidad por el carbono ", dijo Dasgupta.
El núcleo de la Tierra, que es principalmente de hierro, constituye aproximadamente un tercio de la masa del planeta. El manto de silicato de la Tierra representa los otros dos tercios y se extiende más de 1,500 millas debajo de la superficie de la Tierra. La corteza terrestre y la atmósfera son tan delgadas querepresentan menos del 1 por ciento de la masa del planeta. El manto, la atmósfera y la corteza intercambian constantemente elementos, incluidos los elementos volátiles necesarios para la vida.
Si la asignación inicial de carbono de la Tierra se evaporó al espacio o se atascó en el núcleo, ¿de dónde vino el carbono en el manto y la biosfera?
"Una idea popular ha sido que se agregaron elementos volátiles como carbono, azufre, nitrógeno e hidrógeno después de que el núcleo de la Tierra terminó de formarse", dijo Li, quien ahora es científico del Instituto de Geoquímica de Guangzhou, Academia de Ciencias de China. "Cualquierade esos elementos que cayeron a la Tierra en meteoritos y cometas más de 100 millones de años después de que se formó el sistema solar podrían haber evitado el intenso calor del océano de magma que cubría la Tierra hasta ese punto.
"El problema con esa idea es que si bien puede explicar la abundancia de muchos de estos elementos, no hay meteoritos conocidos que produzcan la proporción de elementos volátiles en la porción de silicato de nuestro planeta", dijo Li.
A fines de 2013, el equipo de Dasgupta comenzó a pensar en formas poco convencionales de abordar el tema de los volátiles y la composición del núcleo, y decidieron realizar experimentos para evaluar cómo el azufre o el silicio podrían alterar la afinidad del hierro por el carbono. La idea no surgióde estudios de la Tierra, pero de algunos de los vecinos planetarios de la Tierra.
"Pensamos que definitivamente necesitábamos romper con la composición del núcleo convencional de solo hierro y níquel y carbono", recordó Dasgupta. "Así que comenzamos a explorar aleaciones muy ricas en azufre y silicio, en parte porque el núcleo de Martese cree que es rico en azufre y se cree que el núcleo de Mercurio es relativamente rico en silicio.
"Era un espectro compositivo que parecía relevante, si no fuera por nuestro propio planeta, definitivamente en el esquema de todos los cuerpos planetarios terrestres que tenemos en nuestro sistema solar", dijo.
Los experimentos revelaron que el carbono podría excluirse del núcleo, y relegarse al manto de silicato, si las aleaciones de hierro en el núcleo fueran ricas en silicio o azufre.
"Los datos clave revelaron cómo la división del carbono entre las porciones metálicas y de silicato de los planetas terrestres varía en función de variables como la temperatura, la presión y el contenido de azufre o silicio", dijo Li.
El equipo trazó las concentraciones relativas de carbono que surgirían bajo varios niveles de enriquecimiento de azufre y silicio, y los investigadores compararon esas concentraciones con los volátiles conocidos en el manto de silicato de la Tierra.
"Un escenario que explica la relación carbono-azufre y la abundancia de carbono es que un planeta embrionario como Mercurio, que ya había formado un núcleo rico en silicio, chocó y fue absorbido por la Tierra", dijo Dasgupta. "Porque esun cuerpo masivo, la dinámica podría funcionar de manera que el núcleo de ese planeta iría directamente al núcleo de nuestro planeta, y el manto rico en carbono se mezclaría con el manto de la Tierra.
"En este documento, nos enfocamos en el carbono y el azufre", dijo. "Se necesitará mucho más trabajo para conciliar todos los elementos volátiles, pero al menos en términos de la abundancia de carbono-azufre y el carbono-relación de azufre, encontramos que este escenario podría explicar los presupuestos actuales de carbono y azufre de la Tierra ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Jade Boyd. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :