La mayoría de los meteoritos que han aterrizado en la Tierra son fragmentos de planetesimales, los primeros cuerpos protoplanetarios del sistema solar. Los científicos han pensado que estos cuerpos primordiales se derritieron completamente al principio de su historia o permanecieron como montones de escombros sin fundir.

Pero una familia de meteoritos ha confundido a los investigadores desde su descubrimiento en la década de 1960. Los diversos fragmentos, encontrado en todo el mundo, parecen haberse desprendido del mismo cuerpo primordial, y, sin embargo, la composición de estos meteoritos indica que su progenitor debe haber sido una quimera desconcertante que estaba derretida y sin derretir.

Ahora, los investigadores del MIT y otros lugares han determinado que el cuerpo padre de estos raros meteoritos era de hecho un objeto diferenciado que probablemente tenía un núcleo metálico líquido. Este núcleo era lo suficientemente sustancial como para generar un campo magnético que pudo haber sido tan fuerte como el campo magnético de la Tierra en la actualidad.

Sus resultados, publicado en la revista Avances de la ciencia , sugieren que la diversidad de los primeros objetos del sistema solar puede haber sido más compleja de lo que los científicos habían asumido.

"Este es un ejemplo de un planetesimal que debe haber tenido capas fundidas y sin fundir. Fomenta la búsqueda de más evidencia de estructuras planetarias compuestas, "dice la autora principal Clara Maurel, estudiante de posgrado en el Departamento de Tierra del MIT, Atmosférico, y Ciencias Planetarias (EAPS). "Comprender el espectro completo de estructuras, de no fundido a totalmente fundido, es clave para descifrar cómo se formaron los planetesimales en el sistema solar temprano ".

Los coautores de Maurel incluyen al profesor de EAPS Benjamin Weiss, junto con colaboradores de la Universidad de Oxford, Universidad de Cambridge, la Universidad de Chicago, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, y el Southwest Research Institute.

Hierros bichos raros

El sistema solar se formó hace unos 4.500 millones de años como un remolino de gas y polvo supercalientes. A medida que este disco se enfrió gradualmente, trozos de materia chocaron y se fusionaron para formar cuerpos progresivamente más grandes, como los planetesimales.

La mayoría de los meteoritos que han caído a la Tierra tienen composiciones que sugieren que provienen de planetesimales tan tempranos que eran de dos tipos:derretidos, y sin fundir. Ambos tipos de objetos, los científicos creen, se habría formado relativamente rápido, en menos de unos pocos millones de años, temprano en la evolución del sistema solar.

Si un planetesimal se formó en los primeros 1,5 millones de años del sistema solar, Los elementos radiogénicos de vida corta podrían haber derretido el cuerpo por completo debido al calor liberado por su descomposición. Los planetesimales sin fundir podrían haberse formado más tarde, cuando su material tenía menores cantidades de elementos radiogénicos, insuficiente para derretir.

Ha habido poca evidencia en el registro de meteoritos de objetos intermedios con composiciones tanto fundidas como sin fundir, excepto por una rara familia de meteoritos llamados hierros IIE.

"Estos hierros IIE son meteoritos extraños, "Dice Weiss." Muestran evidencia de ser de objetos primordiales que nunca se derritieron, y también evidencia de provenir de un cuerpo que está completamente o al menos sustancialmente derretido. No hemos sabido donde ponerlos y eso es lo que nos hizo concentrarnos en ellos ".

Bolsillos magnéticos

Los científicos han descubierto previamente que tanto los meteoritos IIE fundidos como los no fundidos se originaron en el mismo planetesimal antiguo, que probablemente tenía una corteza sólida sobre un manto líquido, como la Tierra. Maurel y sus colegas se preguntaron si el planetesimal también podría haber albergado un metal, núcleo fundido.

"¿Este objeto se derritió lo suficiente como para que el material se hundiera hasta el centro y formara un núcleo metálico como el de la Tierra?" Dice Maurel. "Esa era la pieza que faltaba en la historia de estos meteoritos".

El equipo razonó que si el planetesimal albergaba un núcleo metálico, muy bien podría haber generado un campo magnético, similar a la forma en que el núcleo líquido batido de la Tierra produce un campo magnético. Un campo tan antiguo podría haber causado que los minerales en el planetesimal apuntasen en la dirección del campo, como una aguja en una brújula. Ciertos minerales podrían haber mantenido esta alineación durante miles de millones de años.

Maurel y sus colegas se preguntaron si podrían encontrar tales minerales en muestras de meteoritos IIE que se habían estrellado contra la Tierra. Obtuvieron dos meteoritos, que analizaron en busca de un tipo de mineral de hierro-níquel conocido por sus excepcionales propiedades de registro de magnetismo.

El equipo analizó las muestras utilizando la fuente de luz avanzada del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, que produce rayos X que interactúan con los granos minerales a escala nanométrica, de una manera que pueda revelar la dirección magnética de los minerales.

Bastante seguro, los electrones dentro de varios granos estaban alineados en una dirección similar, evidencia de que el cuerpo padre generó un campo magnético, posiblemente hasta varias decenas de microtesla, que se trata de la fuerza del campo magnético de la Tierra. Después de descartar fuentes menos plausibles, el equipo concluyó que el campo magnético probablemente fue producido por un núcleo metálico líquido. Para generar tal campo, estiman que el núcleo debe haber tenido al menos varias decenas de kilómetros de ancho.

Planetesimales tan complejos con composición mixta (ambos derretidos, en forma de núcleo y manto líquido, y sin fundir en forma de costra sólida), Maurel dice:probablemente habría tardado varios millones de años en formarse, un período de formación que es más largo de lo que los científicos habían asumido hasta hace poco.

Pero, ¿de dónde vienen los meteoritos dentro del cuerpo padre? Si el campo magnético fue generado por el núcleo del cuerpo padre, esto significaría que los fragmentos que finalmente cayeron a la Tierra no podrían haber venido del núcleo mismo. Esto se debe a que un núcleo líquido solo genera un campo magnético mientras aún se agita y está caliente. Cualquier mineral que hubiera registrado el campo antiguo debe haberlo hecho fuera del núcleo, antes de que el núcleo se enfriara por completo.

Trabajando con colaboradores en la Universidad de Chicago, el equipo realizó simulaciones de alta velocidad de varios escenarios de formación para estos meteoritos. Demostraron que era posible que un cuerpo con un núcleo líquido chocara con otro objeto, y que ese impacto desaloje material del núcleo. Ese material luego migraría a bolsas cercanas a la superficie donde se originaron los meteoritos.

"A medida que el cuerpo se enfría, los meteoritos en estos bolsillos imprimirán este campo magnético en sus minerales. En algún momento, el campo magnético decaerá, pero la huella permanecerá, "Dice Maurel." Más tarde, este cuerpo sufrirá muchas otras colisiones hasta las últimas colisiones que colocarán a estos meteoritos en la trayectoria de la Tierra ".

¿Era un planetesimal tan complejo un valor atípico en el sistema solar temprano, ¿O uno de tantos objetos tan diferenciados? La respuesta, Weiss dice:puede estar en el cinturón de asteroides, una región poblada de vestigios primordiales.

"La mayoría de los cuerpos en el cinturón de asteroides parecen sin fundirse en su superficie, "Dice Weiss." Si finalmente podemos ver el interior de los asteroides, podríamos probar esta idea. Tal vez algunos asteroides se derritan por dentro y los cuerpos como este planetesimal son realmente comunes ".