Las perspectivas de vida en un planeta determinado dependen no solo de dónde se forma, sino también de cómo, según los científicos de la Universidad de Rice.
Los planetas como la Tierra que orbitan dentro de la zona Ricitos de Oro de un sistema solar, con condiciones que favorecen el agua líquida y una atmósfera rica, tienen más probabilidades de albergar vida. Resulta que la forma en que ese planeta se unió también determina si capturó y retuvo ciertos elementos volátiles.elementos y compuestos, incluidos el nitrógeno, el carbono y el agua, que dan origen a la vida.
en un estudio publicado en Ciencias de la naturaleza de la naturaleza , el estudiante graduado de Rice y autor principal Damanveer Grewal y el profesor Rajdeep Dasgupta muestran la competencia entre el tiempo que tarda el material en acumularse en un protoplaneta y el tiempo que tarda el protoplaneta en separarse en sus distintas capas: un núcleo metálico, una cáscarade manto de silicato y una envoltura atmosférica en un proceso llamado diferenciación planetaria, es fundamental para determinar qué elementos volátiles retiene el planeta rocoso.
Utilizando nitrógeno como sustituto de los volátiles, los investigadores mostraron que la mayor parte del nitrógeno se escapa a la atmósfera de los protoplanetas durante la diferenciación. Este nitrógeno se pierde posteriormente en el espacio cuando el protoplaneta se enfría o choca con otros protoplanetas o cuerpos cósmicos durante la siguiente etapa.de su crecimiento.
Este proceso agota el nitrógeno en la atmósfera y el manto de los planetas rocosos, pero si el núcleo metálico retiene lo suficiente, aún podría ser una fuente importante de nitrógeno durante la formación de planetas similares a la Tierra.
El laboratorio de alta presión de Dasgupta en Rice capturó la diferenciación protoplanetaria en acción para mostrar la afinidad del nitrógeno hacia los núcleos metálicos.
"Simulamos condiciones de alta presión-temperatura sometiendo una mezcla de polvos de silicato y metal que contienen nitrógeno a casi 30.000 veces la presión atmosférica y calentándolos más allá de sus puntos de fusión", dijo Grewal. "Pequeñas gotas metálicas incrustadas en los vidrios de silicatode las muestras recuperadas fueron los respectivos análogos de núcleos y mantos protoplanetarios ".
Utilizando estos datos experimentales, los investigadores modelaron las relaciones termodinámicas para mostrar cómo se distribuye el nitrógeno entre la atmósfera, el silicato fundido y el núcleo.
"Nos dimos cuenta de que el fraccionamiento de nitrógeno entre todos estos reservorios es muy sensible al tamaño del cuerpo", dijo Grewal. "Usando esta idea, podríamos calcular cómo se habría separado el nitrógeno entre diferentes reservorios de cuerpos protoplanetarios a través del tiempo para finalmenteconstruir un planeta habitable como la Tierra ".
Su teoría sugiere que las materias primas para la Tierra crecieron rápidamente hasta alrededor de embriones planetarios del tamaño de la Luna y Marte antes de que completaran el proceso de diferenciación en la conocida disposición de vapor de gas de silicato de metal.
En general, estiman que los embriones se formaron entre 1 y 2 millones de años después del comienzo del sistema solar, mucho antes del tiempo que tardaron en diferenciarse por completo. Si la tasa de diferenciación fuera más rápida que la tasa de acreción deestos embriones, los planetas rocosos que se forman a partir de ellos no podrían haber acumulado suficiente nitrógeno y probablemente otros volátiles, críticos para el desarrollo de las condiciones que sustentan la vida.
"Nuestros cálculos muestran que la formación de un planeta del tamaño de la Tierra a través de embriones planetarios que crecieron extremadamente rápido antes de someterse a la diferenciación de silicatos metálicos establece una vía única para satisfacer el presupuesto de nitrógeno de la Tierra", dijo Dasgupta, investigador principal de CLEVER Planets, una agencia de la NASA.proyecto colaborativo financiado que explora cómo los elementos esenciales para la vida podrían haberse unido en planetas rocosos de nuestro sistema solar o en exoplanetas rocosos distantes.
"Este trabajo muestra que hay una afinidad mucho mayor del nitrógeno hacia el líquido metálico formador de núcleos de lo que se pensaba", dijo.
El estudio sigue trabajos anteriores, uno que muestra cómo el impacto de un cuerpo que forma la luna podría haberle dado a la Tierra gran parte de su contenido volátil, y otro sugiere que el planeta obtuvo más nitrógeno de fuentes locales en el sistema solar de lo que se creía..
En el último estudio, Grewal dijo: "Demostramos que los protoplanetas que crecen en las regiones internas y externas del sistema solar acumulan nitrógeno, y la Tierra obtiene su nitrógeno mediante la acumulación de protoplanetas de ambas regiones. Sin embargo, se desconoce sicómo se estableció el presupuesto de nitrógeno de la Tierra ".
"Estamos haciendo una gran afirmación que irá más allá del tema del origen de los elementos volátiles y el nitrógeno, e impactará a una muestra representativa de la comunidad científica interesada en la formación y el crecimiento de planetas", dijo Dasgupta.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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