Publicado 05/04/2021 10:51CET

La mayor parte del carbono terrestre es herencia interestelar

Polvo estelar en Pleiades (M45)
Polvo estelar en Pleiades (M45) - FLICKR/MARTIN HEIGAN

   MADRID, 5 Abr. (EUROPA PRESS) -

   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 de una galaxia.

   Esto probablemente sucedió mucho después de que el disco protoplanetario, la nube de polvo y gas que rodeaba nuestro joven sol y contenía los bloques de construcción de los planetas, se formara y calentara, según ha encontrado un estudio dirigido por el investigador de la Universidad de Michigan Jie Li.

   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, determina la nueva investigación, publicada en Science Advances.

   Anteriormente, los investigadores pensaban que el carbono en la Tierra provenía de moléculas que estaban inicialmente presentes en el gas nebular, que luego se acumulaba 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 Edwin Bergin, 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 disponible para construir la Tierra porque una vez que el carbono se vaporiza, no se vuelve a condensar en un sólido.

   "El modelo de condensación se ha utilizado ampliamente durante décadas. Se asume 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 en un comunicado Li, profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente.

   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 una forma 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 investigadores que el carbono probablemente constituye menos del medio por ciento de la masa de la Tierra. Comprender los límites superiores de la cantidad de carbono que podría contener la Tierra les brinda a los investigadores información sobre cuándo podría haberse entregado el carbono aquí.

   "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 Universidad de Michigan. "Hay incertidumbre aquí. Aceptemos la incertidumbre para preguntarnos 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 adecuada 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 unos 471 grados Celsius. Demasiado poco carbono, y la Tierra se parecería a Marte: un lugar inhóspito incapaz de soportar la vida basada en el agua, con temperaturas alrededor de -51.

   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 ciencias ambientales y de la tierra. "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.

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