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Del polvo de estrellas al punto azul pálido: el viaje interestelar de Carbon a la Tierra

Fecha :
2 de abril de 2021
Fuente :
Universidad de Michigan
Resumen :
Estamos hechos de polvo de estrellas, dice el refrán, y un par de estudios encuentran que puede ser más cierto de lo que pensábamos anteriormente.
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Estamos hechos de polvo de estrellas, dice el refrán, y un par de estudios, incluida la investigación de la Universidad de Michigan, encuentra que puede ser más cierto de lo que pensábamos anteriormente.

El primer estudio, dirigido por el investigador de la UM Jie Jackie Li y publicado en avances científicos , encuentra que la mayor parte del carbono en la Tierra probablemente fue entregado desde el medio interestelar, el material que existe en el espacio entre las estrellas en una galaxia. Esto probablemente sucedió mucho después del disco protoplanetario, la nube de polvo y gas que rodeaba a nuestros jóvenessol y contenía los bloques de construcción de los planetas, formados y calentados.

El carbono también fue probablemente secuestrado en sólidos dentro de un millón de años después del nacimiento del sol, lo que significa que el carbono, la columna vertebral de la vida en la tierra, sobrevivió a un viaje interestelar a nuestro planeta.

Anteriormente, los investigadores pensaban que el carbono en la Tierra provenía de moléculas que estaban inicialmente presentes en el gas nebular, que luego se acumulaban en un planeta rocoso cuando los gases estaban lo suficientemente fríos como para que las moléculas se precipitaran. Li y su equipo, que incluye al astrónomo de la UM EdwinBergin, Geoffrey Blake del Instituto de Tecnología de California, Fred Ciesla de la Universidad de Chicago y Marc Hirschmann de la Universidad de Minnesota, señalan en este estudio que las moléculas de gas que transportan carbono no estarían disponibles para construir la Tierra porque una vezel carbono se vaporiza, no se vuelve a condensar en un sólido.

"El modelo de condensación se ha utilizado ampliamente durante décadas. Se supone que durante la formación del sol, todos los elementos del planeta se vaporizaron y, a medida que el disco se enfrió, algunos de estos gases se condensaron y suministraron ingredientes químicos a los cuerpos sólidos.Pero eso no funciona para el carbono ", dijo Li, profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra y Ambientales de la UM.

Gran parte del carbono se entregó al disco en forma de moléculas orgánicas. Sin embargo, cuando el carbono se vaporiza, produce especies mucho más volátiles que requieren temperaturas muy bajas para formar sólidos. Más importante aún, el carbono no se vuelve a condensar en unforma orgánica. Debido a esto, Li y su equipo infirieron que la mayor parte del carbono de la Tierra probablemente fue heredado directamente del medio interestelar, evitando la vaporización por completo.

Para comprender mejor cómo la Tierra adquirió su carbono, Li estimó la cantidad máxima de carbono que la Tierra podría contener. Para hacer esto, comparó la rapidez con la que viaja una onda sísmica a través del núcleo con las velocidades de sonido conocidas del núcleo. Esto les dijo a los investigadoresque el carbono probablemente constituye menos del medio por ciento de la masa de la Tierra. Comprender los límites superiores de cuánto carbono podría contener la Tierra les da a los investigadores información sobre cuándo podría haberse entregado aquí el carbono.

"Hicimos una pregunta diferente: preguntamos cuánto carbono se podría almacenar en el núcleo de la Tierra y seguir siendo coherentes con todas las limitaciones", dijo Bergin, profesor y presidente del Departamento de Astronomía de la UM. "Hay incertidumbre aquí. Vamos aabrazar la incertidumbre para preguntar cuáles son los verdaderos límites superiores de la cantidad de carbono que hay en las profundidades de la Tierra, y eso nos dirá el verdadero paisaje en el que estamos ".

El carbono de un planeta debe existir en la proporción correcta para sustentar la vida tal como la conocemos. Demasiado carbono y la atmósfera de la Tierra sería como Venus, atrapando el calor del sol y manteniendo una temperatura de aproximadamente 880 grados Fahrenheit. Demasiado poco carbono, y la Tierra se parecería a Marte: un lugar inhóspito incapaz de albergar vida acuática, con temperaturas de alrededor de -60 ° C.

En un segundo estudio realizado por el mismo grupo de autores, pero dirigido por Hirschmann de la Universidad de Minnesota, los investigadores observaron cómo se procesa el carbono cuando los pequeños precursores de los planetas, conocidos como planetesimales, retienen carbono durante su formación inicial.Al examinar los núcleos metálicos de estos cuerpos, ahora conservados como meteoritos de hierro, encontraron que durante este paso clave de origen planetario, gran parte del carbono debe perderse a medida que los planetesimales se derriten, forman núcleos y pierden gas. Esto cambia el pensamiento anterior, dice Hirschmann..

"La mayoría de los modelos tienen el carbono y otros materiales esenciales para la vida, como el agua y el nitrógeno, que van de la nebulosa a cuerpos rocosos primitivos, y luego se envían a planetas en crecimiento como la Tierra o Marte", dijo Hirschmann, profesor de Tierra yciencias ambientales. "Pero esto omite un paso clave, en el que los planetesimales pierden gran parte de su carbono antes de que se acumulen en los planetas".

El estudio de Hirschmann se publicó recientemente en Proceedings of the National Academy of Sciences.

"El planeta necesita carbono para regular su clima y permitir que la vida exista, pero es algo muy delicado", dijo Bergin. "No quieres tener muy poco, pero no quieres tener demasiado."

Bergin dice que los dos estudios describen dos aspectos diferentes de la pérdida de carbono y sugieren que la pérdida de carbono parece ser un aspecto central en la construcción de la Tierra como un planeta habitable.

"Responder si existen o no planetas similares a la Tierra en otros lugares solo se puede lograr trabajando en la intersección de disciplinas como la astronomía y la geoquímica", dijo Ciesla, profesor de ciencias geofísicas de la U. de C.Las preguntas que los investigadores trabajan para responder difieren en los campos, construir una historia coherente requiere identificar temas de interés mutuo y encontrar formas de cerrar las brechas intelectuales entre ellos. Hacerlo es un desafío, pero el esfuerzo es tanto estimulante como gratificante ".

Blake, coautor de ambos estudios y profesor de cosmoquímica, ciencia planetaria y química de Caltech, dice que este tipo de trabajo interdisciplinario es fundamental.

"A lo largo de la historia de nuestra galaxia, planetas rocosos como la Tierra o un poco más grandes se han ensamblado cientos de millones de veces alrededor de estrellas como el Sol", dijo. "¿Podemos extender este trabajo para examinar la pérdida de carbono ensistemas de manera más amplia? Dicha investigación requerirá una comunidad diversa de académicos ".

Las fuentes de financiamiento para esta investigación colaborativa incluyen la Fundación Nacional de Ciencias, el Programa de Investigación de Exoplanetas de la NASA, el Programa de Mundos Emergentes de la NASA y el Programa de Astrobiología de la NASA.


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. J. Li, EA Bergin, GA Blake, FJ Ciesla y MM Hirschmann. Déficit de carbono de la Tierra causado por la pérdida temprana por sublimación irreversible . avances científicos , 02 de abril de 2021 DOI: 10.1126 / sciadv.abd3632

cite esta página :

Universidad de Michigan. "Del polvo de estrellas al punto azul pálido: el viaje interestelar del carbono a la Tierra". ScienceDaily. ScienceDaily, 2 de abril de 2021. .
Universidad de Michigan. 2021, 2 de abril. Del polvo de estrellas al punto azul pálido: el viaje interestelar de Carbon a la Tierra. ScienceDaily . Obtenido el 2 de abril de 2021 de www.science-things.com/releases/2021/04/210402141742.htm
Universidad de Michigan. "From stardust to pale blue dot: Carbon's interestelar journey to Earth". ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/04/210402141742.htm consultado el 2 de abril de 2021.

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