Los meteoros Gemínidas caen hacia abajo en una noche de diciembre en una parte remota de Virginia. Crédito:Genevieve de Messieres / Shutterstock.com
26 de abril 1803 fue un día inusual en la pequeña ciudad de L'Aigle en Normandía, Francia - llovió rocas.
Más de 3, 000 de ellos cayeron del cielo. Afortunadamente nadie resultó herido. La Academia Francesa de Ciencias investigó y proclamó, basado en muchas historias de testigos presenciales y el aspecto inusual de las rocas, que habían venido del espacio.
La Tierra es golpeada incesantemente por rocas mientras orbita alrededor del Sol, agregando alrededor de 50 toneladas a la masa de nuestro planeta todos los días. Meteoritos como se llaman estas rocas, son fáciles de encontrar en los desiertos y en las llanuras heladas de la Antártida, donde sobresalen como un pulgar dolorido. Incluso pueden aterrizar en patios traseros, tesoros escondidos entre rocas terrestres ordinarias. Aficionados y profesionales recolectan meteoritos, y los más interesantes llegan a museos y laboratorios de todo el mundo para su exhibición y estudio. También se compran y venden en eBay.
A pesar de décadas de intenso estudio por parte de miles de científicos, no existe un consenso general sobre cómo se formaron la mayoría de los meteoritos. Como astrónomo y geólogo, Recientemente hemos desarrollado una nueva teoría de lo que sucedió durante la formación del sistema solar para crear estas valiosas reliquias de nuestro pasado. Dado que los planetas se forman a partir de las colisiones de estas primeras rocas, esta es una parte importante de la historia de la Tierra.
Este cráter de meteorito en Arizona fue creado 50, Hace 000 años cuando un meteorito de hierro golpeó la Tierra. Tiene aproximadamente una milla de ancho. Crédito:W. Herbst, CC BY-SA
Los misteriosos cóndrulos
Aproximadamente el 10% de los meteoritos son hierro puro. Estos se forman a través de un proceso de varios pasos en el que un gran asteroide fundido tiene suficiente gravedad para hacer que el hierro se hunda hasta su centro. Esto construye un núcleo de hierro como el de la Tierra. Después de que este asteroide se solidifique, puede romperse en meteoritos por colisiones con otros objetos. Los meteoritos de hierro son tan antiguos como el propio sistema solar, lo que demuestra que los grandes asteroides se formaron rápidamente y que los que estaban completamente fundidos alguna vez fueron abundantes.
El otro 90% de los meteoritos se denominan "condritas" porque están llenos de misteriosos diminutas esferas de roca conocidas como "condrules". Ninguna roca terrestre tiene algo parecido a un cóndrulo en su interior. Está claro que los cóndrulos se formaron en el espacio durante un breve período de intenso calentamiento cuando las temperaturas alcanzaron el punto de fusión de la roca. alrededor de las 3, 000 grados Fahrenheit, durante menos de una hora. ¿Qué podría explicar eso?
Los investigadores han planteado muchas hipótesis a lo largo de los últimos 40 años. Pero no se ha llegado a un consenso sobre cómo ocurrió este breve destello de calentamiento.
Un primer plano del meteorito Semarkona que muestra decenas de cóndrulos. Crédito:Kenichi Abe
El problema de la condrula es tan difícil y polémico que cuando anunciamos a nuestros colegas hace unos años que estábamos trabajando en él, su reacción fue sonreír, mueven la cabeza y ofrecen sus condolencias. Ahora que hemos propuesto una solución, nos estamos preparando para una respuesta más crítica, lo cual está bien, porque así es como avanza la ciencia.
El modelo de sobrevuelo
Nuestra idea es bastante sencilla. La datación radiactiva de cientos de cóndrulos muestra que se formaron entre 1.8 y 4 millones de años después del comienzo del sistema solar, hace unos 4.600 millones de años. Durante este tiempo, asteroides completamente fundidos, los cuerpos parentales de los meteoritos de hierro, eran abundantes. Las erupciones volcánicas en estos asteroides liberaron enormes cantidades de calor en el espacio que los rodeaba. Cualquier objeto más pequeño que pase durante una erupción experimentaría un breve intensa ráfaga de calor.
Para probar nuestra hipótesis, Dividimos el desafío. El astrónomo Herbst, procesó los números para determinar cuánto calentamiento era necesario y durante cuánto tiempo para crear cóndrulos. Entonces el geólogo, Greenwood, usamos un horno en nuestro laboratorio en Wesleyan para recrear las condiciones predichas y ver si podíamos hacer nuestras propias condrugas.
El técnico de laboratorio Jim Zaresky (arriba) carga un horno programable mientras el coautor Jim Greenwood observa, en su laboratorio de la Wesleyan University. Aquí es donde se fabrican los cóndrulos sintéticos. Crédito:W. Herbst
Los experimentos resultaron ser bastante exitosos.
Ponemos un poco de polvo fino de rocas terrestres con composiciones que se asemejan al polvo espacial en una pequeña cápsula, lo colocó en nuestro horno y cicló la temperatura a través del rango predicho. Salió una bonita condrule sintética. ¿Caso cerrado? No tan rapido.
Surgieron dos problemas con nuestro modelo. En primer lugar, habíamos ignorado el problema más importante de cómo los cóndrulos llegaron a ser parte de todo el meteorito. ¿Cuál es su relación con el material entre los cóndrulos, llamado matriz? Además, nuestro modelo nos pareció un poco arriesgado. Solo una pequeña fracción de la materia primitiva se calentará de la manera que propusimos. ¿Sería suficiente para dar cuenta de todos esos meteoritos cargados de condromas que chocan contra la Tierra?
Una comparación de una condrule sintética (izquierda) realizada en el laboratorio Wesleyano con una curva de calentamiento del modelo de sobrevuelo, con un cóndrulo real (derecha) del meteorito Semarkona. La estructura cristalina es bastante similar, como se muestra en las ampliaciones (fila inferior). Crédito:J. Greenwood
Haciendo meteoritos enteros
Para abordar estos problemas, ampliamos nuestro modelo inicial para considerar el calentamiento por sobrevuelo de un objeto más grande, hasta unas pocas millas de ancho. A medida que este material se acerca a un asteroide caliente, partes de él se vaporizarán como un cometa, dando como resultado una atmósfera rica en oxígeno y otros elementos volátiles. Este resulta ser el tipo de atmósfera en la que se forman los cóndrulos, basado en estudios químicos detallados previos.
También esperamos que el calor y la presión del gas endurezcan el objeto de vuelo en un meteorito completo a través de un proceso conocido como prensado isostático en caliente. que se utiliza comercialmente para fabricar aleaciones metálicas. Mientras los cóndrulos se funden en pequeñas esferas, liberarán gas a la matriz, que atrapa esos elementos a medida que el meteorito se endurece. Si las condrulas y las condritas se forman juntas de esta manera, esperamos que la matriz se mejore en exactamente los mismos elementos en los que se agotan los cóndrulos. Este fenómeno, conocido como complementariedad, tiene, De hecho, sido observado durante décadas, y nuestro modelo proporciona una explicación plausible.
Modelo de los autores para formar cóndrulos. Un pequeño trozo de roca (derecha), de unas pocas millas de diámetro o menos, se balancea cerca de un gran asteroide caliente que hace erupción de lava en su superficie. La radiación infrarroja de la lava caliente eleva brevemente la temperatura en la pequeña pieza de roca lo suficientemente alta como para formar cóndrulos y endurecer parte de ese objeto en un meteorito. Crédito:W. Herbst / Icarus
Quizás la característica más novedosa de nuestro modelo es que vincula la formación de cóndrulos directamente con el endurecimiento de los meteoritos. Dado que solo los objetos bien endurecidos del espacio pueden atravesar la atmósfera de la Tierra, esperaríamos que los meteoritos de nuestros museos estuvieran llenos de cóndrulos, ya que son. Pero los meteoritos endurecidos llenos de cóndrulos serían la excepción, no la regla, en el espacio, ya que se forman mediante un proceso relativamente arriesgado:el sobrevuelo en caliente. Pronto sabremos si esta idea se sostiene, ya que predice que los cóndrulos serán raros en los asteroides. Tanto Japón como Estados Unidos tienen misiones en curso a asteroides cercanos que devolverán muestras en los próximos años.
Si esos asteroides están llenos de cóndrulos, como los meteoritos endurecidos que llegan a la superficie de la Tierra, entonces nuestro modelo puede ser descartado y puede continuar la búsqueda de una solución al famoso problema de la condrula. Si, por otra parte, los condrulos son raros en los asteroides, entonces el modelo de sobrevuelo habrá pasado una prueba importante.
Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original. 
