Una nueva investigación de la Universidad de Texas en Austin revela que la composición de hierro única de la Tierra no está vinculada a la formación del núcleo del planeta, lo que pone en duda una teoría predominante sobre los eventos que dieron forma a nuestro planeta durante sus primeros años.
La investigación, publicada en Comunicaciones de la naturaleza el 20 de febrero, abre la puerta a otras teorías en competencia sobre por qué la Tierra, en relación con otros planetas, tiene niveles más altos de isótopos pesados de hierro. Entre ellos: los isótopos de hierro ligeros pueden haberse vaporizado al espacio por un gran impacto con otroplaneta que formó la luna; la lenta agitación del manto al hacer y reciclar la corteza terrestre puede incorporar preferentemente hierro pesado en la roca; o, la composición de la materia prima que formó el planeta en sus primeros días puede haberse enriquecido conhierro.
Un isótopo es una variedad de átomos que tiene un peso diferente de otros átomos del mismo elemento porque tiene un número diferente de neutrones.
"La formación del núcleo de la Tierra fue probablemente el mayor evento que afectó la historia de la Tierra. Los materiales que componen toda la Tierra se derritieron y diferenciaron", dijo Jung-Fu Lin, profesor de la Escuela de Geociencias de la Universidad de Jackson UT y uno de los autores del estudio."Pero en este estudio, decimos que debe haber otros orígenes para la anomalía del isótopo de hierro de la Tierra".
Jin Liu, ahora investigador postdoctoral en la Universidad de Stanford, dirigió la investigación mientras obtenía su doctorado en la Escuela Jackson. Los colaboradores incluyen científicos de la Universidad de Chicago, las universidades de la Sorbona en Francia, el Laboratorio Nacional de Argonne, el Centro para la AltaInvestigación de Ciencia de Presión y Tecnología Avanzada en China, y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
Muestras de rocas de otros cuerpos y objetos planetarios, que van desde la luna, hasta Marte, pasando por antiguos meteoritos llamados condritas, todas comparten aproximadamente la misma proporción de isótopos de hierro pesado a ligero. En comparación con estas muestras del espacio, las rocas deLa Tierra tiene aproximadamente un 0,01 por ciento más de isótopos pesados de hierro que los isótopos ligeros.
Eso puede no parecer mucho, pero Lin dijo que es lo suficientemente significativo como para hacer que la composición de hierro de la Tierra sea única entre los mundos conocidos.
"Esta anomalía del 0.01 por ciento es muy significativa en comparación con, digamos, las condritas", dijo Lin. "Esta diferencia significativa representa una fuente u origen diferente de nuestro planeta".
Lin dijo que una de las teorías más populares para explicar la firma de hierro de la Tierra es que el tamaño relativamente grande del planeta en comparación con otros cuerpos rocosos en el sistema solar creó condiciones de alta presión y alta temperatura durante la formación del núcleo que hicieron diferentesLas proporciones de isótopos de hierro pesados y ligeros se acumulan en el núcleo y el manto, lo que resultó en una mayor proporción de isótopos de hierro pesados que se unen con elementos que forman el manto rocoso, mientras que los isótopos de hierro más ligeros se unen y con otros metales traza para formar el núcleo de la Tierra..
Pero cuando el equipo de investigación usó un yunque de diamante para someter pequeñas muestras de aleaciones metálicas y rocas de silicato a las presiones de formación del núcleo, no solo descubrieron que los isótopos de hierro permanecieron en su lugar, sino que los enlaces entre el hierro y otros elementos se fortalecieron.de romperse y volverse a unir con elementos comunes de manto o núcleo, la configuración de enlace inicial se volvió más sólida.
"Nuestros estudios de alta presión encuentran que el fraccionamiento isotópico de hierro entre el manto de silicato y el núcleo de metal es mínimo", dijo Liu, el autor principal.
El coautor Nicolas Dauphas, profesor de la Universidad de Chicago, enfatizó que analizar las mediciones a escala atómica era una hazaña en sí misma.
"Uno tiene que usar técnicas matemáticas sofisticadas para dar sentido a las mediciones", dijo. "Se necesitó un equipo de ensueño para lograr esto".
Helen Williams, profesora de geología en la Universidad de Cambridge, dijo que es difícil conocer las condiciones físicas de la formación del núcleo de la Tierra, pero que las altas presiones en el experimento hacen una simulación más realista.
"Este es un estudio realmente elegante que utiliza un enfoque altamente novedoso que confirma resultados experimentales más antiguos y los extiende a presiones mucho más altas apropiadas para las condiciones probables de equilibrio núcleo-manto en la Tierra", dijo Williams.
Lin dijo que se necesitará más investigación para descubrir la razón de la firma de hierro única de la Tierra, y que los experimentos que se aproximan a las condiciones tempranas en la Tierra jugarán un papel clave porque las rocas del núcleo son imposibles de alcanzar.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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