¿La Tierra podría haberse originado en menos tiempo del que se creía?

La Tierra se formó hace unos 4.600 millones de años. Esa declaración es común y es un buen punto de partida para comprender nuestro planeta y nuestro Sistema Solar. Pero el globo terráqueo no se formó todo a la vez. El proceso se desarrolló durante un tiempo, y el número habitual que ofreció la ciencia hasta hoy es de unos 100 millones de años.

Sin embargo, una nueva investigación sugiere que la Tierra se formó más rápido, en solo unos pocos millones de años. Con lo cual, el número de 100 millones de años es parte de una narrativa científica general que describe la Tierra. En resumidas cuentas, el planeta se enfrió, se fusionó una atmósfera, luego un escudo magnético, tectónica de placas, vida unicelular en los océanos, y el proceso se consolidó de un modo mucho más veloz.

Otra parte importante de la narración sugiere que después de que se formó, adquirió su agua a través de colisiones fortuitas con asteroides y cometas. Pero el hecho de que podamos expresar estos sucesos de una manera práctica no significa que haya sido así. Se ha necesitado una enorme cantidad de investigación científica para descubrir estas cosas, incluidas las misiones Apolo y las muestras lunares que se tomaron. El trabajo aún no ha terminado. La historia larga y detallada de la Tierra todavía está llena de misterio, y cuanto más retrocedemos, más se profundiza.

En un nuevo artículo, un equipo de investigadores de la Universidad de Copenhague de Dinamarca presenta evidencia que podría alterar la narrativa común que describe la formación de la Tierra. En el artículo, disponible en la revista Nature, el autor correspondiente es Isaac Onyett, investigador postdoctoral en el Centro de Formación de Estrellas y Planetas de la Universidad de Copenhague, dio detalles de este argumento.

“Puede parecer contradictorio que la formación de la Tierra se base en pequeños granos de polvo de tamaño milimétrico. Pero así es como comienzan los planetas rocosos. Esta nueva investigación no está en desacuerdo con eso”, indicó el especialista.

Pero agregó algo: el agua de la Tierra es el resultado de cómo se formó a partir de esos granos, en lugar de colisiones incidentales con asteroides y cometas ricos en agua. “Mostramos que la Tierra se formó por la acumulación muy rápida de pequeñas piedras de tamaño milimétrico”, dijo Martin Bizzarro, profesor en el Instituto Globe y uno de los investigadores detrás del nuevo estudio.

Y completó: “En este mecanismo, la Tierra se formó en solo unos pocos millones de años. Según nuestros hallazgos, parece que la presencia de agua en la Tierra es un subproducto de su formación”.

Esta investigación se enfoca en elementos químicos como el silicio (Si) y su óxido común sílice, también llamado dióxido de silicio (SiO2 ). El Si es un componente principal de planetas como la Tierra y es el segundo elemento más abundante en la corteza, solo superado por oxígeno.

Los científicos rastrean la distribución de estas sustancias químicas desde el momento de su formación en una supernova u otra estrella masiva moribunda, a través de sus cadenas de descomposición, hasta su presencia en los cuerpos del Sistema Solar.

Los investigadores examinaron muestras de más de 60 meteoritos y cuerpos planetarios diferentes y analizaron sus composiciones isotópicas. Esto se llama cosmoquímica, y es una rama de la ciencia extraordinariamente compleja y detallada, que es fundamental para comprender la historia de la formación de la Tierra.

“La cosmoquímica del S proporciona una perspectiva novedosa sobre la historia de acreción de los planetas terrestres, enfatizando el papel de los asteroides diferenciados del Sistema Solar interno formados tempranamente como los principales bloques de construcción planetarios”, afirmó el documento.

La investigación se basa en la variabilidad isotópica nucleosintética del Sistema Solar. Los científicos usan este método para tratar de rastrear el desarrollo de los planetas en el Sistema Solar midiendo la presencia y abundancia de isótopos en diferentes objetos.

La silicona es un elemento refractario abundante en los cuerpos que puede servir como trazador nucleosintético. Usarlo para rastrear la formación de la Tierra es un importante paso, según revelaron los autores. “Por lo tanto, un avance hacia la comprensión de la naturaleza del material precursor de los planetas terrestres es el desarrollo de un marcador nucleosintético. Presentamos un análisis de alta precisión del silicio (Si), el elemento refractario más abundante del Sistema Solar”, indicó Onyett.

En el modelo generalizado actual de la formación de la Tierra, solo las colisiones fortuitas con objetos ricos en agua transformaron a planeta. “Si así es como se formó la Tierra, entonces es muy afortunado que tengamos agua. Esto hace que las posibilidades de que haya fuera de nuestro sistema solar sean muy bajas”, dijo Martin Schiller, especialista del Centro para la Formación de Estrellas y Planetas del Instituto Globe perteneciente a la Universidad de Copenhague en Dinamarca y uno de los autores de la investigación.

La evidencia de los autores mostró que una vez que la Tierra joven alcanzó cierto tamaño debido a la acumulación de polvo, “aspiraba” más y más de esa sustancia proveniente del disco protoplanetario. “Había un disco alrededor del joven sol donde crecían los planetas. Estaba lleno de pequeñas partículas de polvo. Una vez que un planeta alcanza cierto tamaño, actúa como una aspiradora, absorbiendo todo ese polvo muy rápidamente. Y eso hace que crezca hasta alcanzar el tamaño de la Tierra en solo unos pocos millones de años”, dijo Onyett.

Parte del polvo absorbido por la joven Tierra aún en formación eran granos de hielo. Según los investigadores, ellos son la fuente de gran parte del agua de la Tierra, en lugar de los impactos posteriores a la formación de cometas y asteroides. “El disco también contiene muchas partículas heladas. A medida que el efecto aspirador atrae el polvo, también captura una parte del hielo. Este proceso contribuye a la presencia de agua durante la formación de la Tierra, en lugar de depender de un evento fortuito que entregue agua 100 millones de años después”, siguió Onyett.

”La gente ha debatido cómo se forman los planetas durante mucho tiempo. Una teoría es que se forman por la colisión gradual de cuerpos, aumentando progresivamente su tamaño a lo largo de 100 millones de años. En este escenario, la presencia de agua en la Tierra necesitaría una especie de evento fortuito”, indicó Schiller.

Todavía quedan algunas preguntas, especialmente sobre la línea de congelación del Sistema Solar. Si la Tierra se formó en su ubicación actual a partir de granos de polvo y granos de hielo, entonces su relación con la línea de congelación debe haber sido diferente. Hay evidencia de que estaba en aproximadamente 3 unidades astronómicas (au) antes en la historia del Sistema Solar, mientras que ahora está en aproximadamente 5 au. En los primeros días, el Sol era una estrella T-Tauri y era mucho más frío.

¿Podría la línea de congelación haber estado aún más cerca del Sol en un pasado lejano? ¿Podría la órbita de la Tierra haber sido diferente en el pasado? Ninguna de esas cosas podría haber sido necesaria. Este no es el primer artículo de algunos de los mismos autores que muestra que la Tierra se formó mucho más rápido de lo que se pensaba. En 2020, Schiller y Bizzarro, así como Julien Siebert del Instituto de Física Planetaria de París, Université Sorbonne París, publicaron un documento en Science Advances.

Ese documento también presentó evidencia que muestra que la Tierra se formó rápidamente y se basó en la variabilidad del isótopo de hierro entre los objetos del Sistema Solar. Dio cuenta de que el procesamiento térmico del polvo cerca del Sol joven afectó la disponibilidad de granos de hielo en el momento en que se formó la Tierra, lo cual no es una declaración controvertida.

Pero en su artículo, los autores también explican que había dos depósitos separados de material disponibles para la joven Tierra. Uno era el procesado térmicamente (pobre en hielo) del disco protoplanetario interno, y el otro era rico en hielo de las regiones más frías del Sistema Solar que se canalizó hacia la “zona de alimentación” de la Tierra.

Parte de la “… composición de isótopos de los planetas terrestres refleja mezclas de dos depósitos, a saber, el material del disco interno procesado térmicamente (y reducido) y el material prístino, rico en volátiles, sobre tipo CI “, afirmaron los especialistas en ese documento.

”Esta teoría predeciría que cada vez que se forme un planeta como la Tierra, se tendrá agua en él. Si se va a otro sistema planetario donde hay un planeta orbitando una estrella del tamaño del sol, entonces ese planeta debería tener agua si está a la distancia adecuada”, concluyó Bizzarro. El equipo de trabajo de esta investigación se completó con Martín Schiller, Georgy V. Makhatadze, Zhengbin Deng y Anders Johansen.

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