Empecemos desde el principio. Antes que los humanos antes de la tierra, antes de que existiera alguno de los planetas, había planetas bebés, planetesimales. Coalescido a partir del polvo explotado hacia afuera por la nebulosa solar, estas manchas de material tenían solo unos pocos kilómetros de diámetro. Pronto, también se agregaron debido a la gravedad para formar los planetas rocosos en la parte más interna del sistema solar, dejando los primeros detalles sobre estos planetesimales a la imaginación.

Su misteriosa identidad se complica por el hecho de que Mercurio, Venus, Tierra, y Marte son todos diferentes en composición química. Como una licuadora que mezcla los ingredientes en un pastel, La Tierra ha sufrido algún reordenamiento, en gran parte debido al vulcanismo y la tectónica de placas que desplazan elementos dentro y fuera del interior, que oscurece aún más la información sobre cuáles podrían haber sido los ingredientes originales, y sus proporciones.

Ahora, un par de científicos del MIT en el Departamento de la Tierra, Las Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS) han revelado información clave sobre esos planetesimales al recrear en un laboratorio los primeros magmas que estos objetos podrían haber producido en la infancia del sistema solar. Y resulta que hay evidencia física de estos magmas en meteoritos, agregando validación a sus afirmaciones.

"Esta formación y diferenciación de estos planetesimales es un paso importante en la forma en que se crean los planetas terrestres internos, y realmente estamos empezando a descubrir esa historia, "dice el profesor de geología R R Schrock, Timothy Grove, autor principal del estudio, publicado en una trilogía de artículos en las revistas Geochimica et Cosmochimica Acta y Meteorítica y ciencia planetaria .

Avance de meteoritos

Pequeñas piezas de evidencia de los bloques de construcción planetarios del sistema solar existen hasta el día de hoy en meteoritos, que encajan en dos categorías principales. Las condritas están hechas de material original y son el tipo más común. Las acondritas provienen de cuerpos parentales que han experimentado algún tipo de modificación, y comprender esas modificaciones ayuda a explicar los procesos que forman y hacen crecer los planetas.

Ureilitas el segundo grupo más abundante de acondritas, fueron el tema original de esta investigación. Pero rápidamente, los investigadores se dieron cuenta de que sus hallazgos también podrían aplicarse en otros lugares.

Gracias a una serie de experimentos diseñados para corregir errores en técnicas pasadas, Grove y el autor principal Max Collinet Ph.D. El '19 descubrió un nuevo ángulo. "Realmente venimos de querer entender algo sobre un pequeño grupo de meteoritos que podría parecer oscuro para mucha gente, ", dice Collinet sobre su investigación doctoral." Pero luego, cuando hicimos esos experimentos, nos dimos cuenta de que los derretimientos que estábamos produciendo tienen muchas implicaciones para muchos otros bloques de construcción planetarios ".

Esto incluye el origen del tipo más abundante de meteoritos acondríticos, llamado eucrites, presuntamente procedente de Vesta, el segundo cuerpo más grande del cinturón de asteroides. Esto se debió a que en 1970, un investigador del MIT descubrió que Vesta estaba hecho del mismo tipo de roca basáltica. "Teníamos todas estas lavas basálticas de la superficie de Vesta, y básicamente todos asumieron que eso es lo que sucede cuando derrites estos cuerpos, "explica Grove. Pero recientemente, otros estudios han anulado esta hipótesis, dejando la pregunta:¿Cuáles fueron los primeros fundidos formados en planetesimales?

Haciendo planetas diminutos

“Lo que nos dimos cuenta es que no sabíamos realmente en absoluto cuál era la composición de esos primeros magmas que se produjeron en cualquier planetesimal, y mucho menos el que nos interesaba:el cuerpo padre de las ureilitas, "dice Collinet sobre los resultados de sus nuevos métodos experimentales.

En estudios anteriores, mediante el uso de una configuración experimental típica de "sistema abierto" que mantuvo los bajos niveles de oxígeno esperados dentro de un planetesimal, gran parte de los elementos alcalinos altamente reactivos, sodio y potasio, podrían escapar.

Grove y Collinet tuvieron que trabajar juntos para llevar a cabo los experimentos utilizando un dispositivo único en el MIT que mantenía el sistema "cerrado" y retenía todos los álcalis. Cargaron una diminuta cápsula de metal de unos pocos milímetros cuadrados con los mismos elementos químicos que podrían estar presentes en un planetesimal y lo sometieron a condiciones de bajo oxígeno. temperaturas de fusión de rocas, y presiones esperadas en los interiores de las carrocerías relativamente pequeñas. Una vez que se cumplieron esas condiciones, el magma de la muestra se congeló, como se registra en sus métodos, "golpeando" la máquina con una llave para asegurarse de que la cápsula se liberó, bajando rápidamente a temperatura ambiente.

Analizando el magma, enfriado en un vaso, fue complicado. Porque buscaban el inicio del derretimiento, las piscinas dentro de las muestras eran bastante pequeñas. Fueron necesarios algunos ajustes en sus procedimientos para que todas las piscinas pequeñas se combinaran en un bolsillo más grande. Una vez que pudieron medir las muestras, la pareja se sorprendió por las implicaciones de lo que encontraron.

"No teníamos idea de que íbamos a producir estas cosas. Fue completamente inesperado, "Grove se maravillas." Este material "era un granito rico en álcalis, un color claro, composición rica en sílice como la que se puede ver en la encimera de una cocina, en el extremo opuesto del espectro de tipo roca de los pobres en álcalis, basaltos pobres en sílice en Vesta, como los que se forman a partir de lava en Hawai.

"Collinet y Grove muestran que las ideas anteriores sobre las composiciones de los primeros derretimientos en nuestro sistema solar, ~ 4.6 mil millones de años, puede haber sido incorrecto porque el registro de los primeros procesos ha sido oscurecido por la actividad geológica en tiempos más recientes, "dice Cyrena Goodrich, un científico investigador senior en el Instituto Lunar y Planetario de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades, que no participó en la investigación. "Estos resultados tendrán aplicaciones en una amplia gama de temas en geología y ciencias planetarias e influirán sustancialmente en el trabajo futuro".

Estos sorprendentes resultados casi coincidieron con los fundidos medidos en muchas muestras de meteoritos naturales. Adicionalmente, la pareja había aprendido algo sobre los misteriosos álcalis que faltan en los planetas rocosos y las diferencias entre la Tierra, Marte, Venus y Mercurio.

Reimaginando el comienzo

Previamente, Se asumió que las diferencias entre los planetas terrestres se produjeron durante la dispersión inicial de elementos en la nebulosa solar y se relacionaron con la forma en que esos elementos se condensaron de gases a sólidos.

"Ahora tenemos otra forma, "dice Grove. Dado que los derretidos contienen una gran cantidad de álcalis, Solo se necesitaría algún método de eliminación de la masa fundida para dejar los planetesimales residuales empobrecidos en potasio y sodio.

El siguiente paso será determinar cómo se podrían extraer estos derretimientos del interior de los planetesimales, dado que los impulsores del movimiento del magma en la Tierra probablemente no serían los mismos en estos cuerpos planetarios. De hecho, migración de elementos en los primeros planetas, como la formación de núcleos metálicos, es una amplia zona desconocida que la pareja de científicos está ansiosa por seguir explorando.

Debido a la incapacidad de observar lo que realmente sucedió en el establecimiento del sistema solar, las sorpresas expuestas por este estudio son un paso significativo. "Aportamos nuevas pistas sobre cómo la nebulosa creó estos cuerpos, "resume Collinet, que ahora es un postdoctorado en Alemania, trabajando en la comprensión de las capas debajo de la corteza exterior de Marte. Desde una pequeña cápsula en un laboratorio en el campus del MIT o una gota microscópica de fusión en un meteorito, es posible revelar información sobre el nacimiento de un vasto planeta.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.