Estamos hechos de polvo de estrellas dice el dicho, y un par de estudios que incluyen investigaciones de la Universidad de Michigan encuentran que pueden ser más ciertos de lo que pensábamos anteriormente.

El primer estudio, dirigido por el investigador de la UM Jie (Jackie) Li y publicado en Avances de la ciencia , encuentra que 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 del disco protoplanetario, la nube de polvo y gas que rodeaba nuestro joven sol y contenía los bloques de construcción de los planetas, formado y calentado.

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.

Previamente, Los investigadores pensaron que el carbono en la Tierra provenía de moléculas que estaban inicialmente presentes en el gas nebular, que luego se acumuló 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 U-M 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 disponibles 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 supone que durante la formación del sol, todos los elementos del planeta se vaporizaron, y mientras el disco se enfriaba, algunos de estos gases se condensaron y suministraron ingredientes químicos a los cuerpos sólidos. Pero eso no funciona para el carbono, "dijo Li, profesor en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Ambientales de la U-M.

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, 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 podría contener la Tierra. 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, "Bergin dijo, profesor y presidente del Departamento de Astronomía de la U-M. "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 aproximadamente 880 grados Fahrenheit. Muy poco carbono y la Tierra se parecería a Marte:un lugar inhóspito incapaz de albergar vida acuática, con temperaturas alrededor de -60.

En un segundo estudio del 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 temprana. 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 previo, 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 los cuerpos rocosos primitivos. y luego se envían a planetas en crecimiento como la Tierra o Marte, "dijo Hirschmann, profesor de ciencias de la tierra y del medio ambiente. "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 procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"El planeta necesita carbono para regular su clima y permitir que exista vida, pero es una cosa muy delicada, "Bergin dijo." No quieres tener muy poco, pero no quieres tener demasiado ".

Bergin dice que los dos estudios describen dos aspectos diferentes de la pérdida de carbono y sugieren que la pérdida de carbono parece ser un aspecto central en la construcción de la Tierra como un planeta habitable.

"Responder si existen o no planetas similares a la Tierra en otros lugares solo se puede lograr trabajando en la intersección de disciplinas como la astronomía y la geoquímica, "dijo Ciesla, profesor de ciencias geofísicas de la U. de C. "Si bien los enfoques y las preguntas específicas que los investigadores tratan de responder difieren en los campos, La construcción de una historia coherente requiere identificar temas de interés mutuo y encontrar formas de salvar las brechas intelectuales entre ellos. Hacerlo es un desafío, pero el esfuerzo es estimulante y gratificante ".

Blake, coautor de ambos estudios y profesor de cosmoquímica y ciencia planetaria en Caltech, y de química, dice que este tipo de trabajo interdisciplinario es fundamental.

"Solo en la historia de nuestra galaxia, planetas rocosos como la Tierra o un poco más grandes se han ensamblado cientos de millones de veces alrededor de estrellas como el Sol, ", dijo." ¿Podemos ampliar este trabajo para examinar la pérdida de carbono en los sistemas planetarios de manera más amplia? Dicha investigación requerirá una comunidad diversa de académicos ".