Un nuevo estudio de un antiguo meteorito contradice el pensamiento actual sobre cómo los planetas rocosos como la Tierra y Marte adquieren elementos volátiles como el hidrógeno, el carbono, el oxígeno, el nitrógeno y los gases nobles durante su formación. El trabajo se publica el 16 de junio en Science.

Una suposición básica sobre la formación de planetas es que los planetas recogen primero estos volátiles de la nebulosa que rodea a una estrella joven, dijo Sandrine Péron, una becaria postdoctoral que trabaja con el profesor Sujoy Mukhopadhyay en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de California, Davis.

Como el planeta es una bola de roca fundida en este punto, estos elementos se disuelven inicialmente en el océano de magma y luego se desgasifican de nuevo en la atmósfera. Más tarde, los meteoritos condríticos que chocan contra el joven planeta aportan materiales más volátiles.

Así, los científicos esperan que los elementos volátiles del interior del planeta reflejen la composición de la nebulosa solar, o una mezcla de volátiles solares y meteoríticos, mientras que los volátiles de la atmósfera procederían en su mayoría de los meteoritos. Estas dos fuentes -solar y condrítico- pueden distinguirse por las proporciones de isótopos de gases nobles, en particular del criptón.

Marte es de especial interés porque se formó con relativa rapidez, solidificándose en unos 4 millones de años tras el nacimiento del Sistema Solar, mientras que la Tierra tardó entre 50 y 100 millones de años en formarse.

«Podemos reconstruir la historia del reparto de volátiles en los primeros millones de años del Sistema Solar», dijo Péron.

Meteorito del interior de Marte

Algunos meteoritos que caen en la Tierra proceden de Marte. La mayoría proceden de rocas de la superficie que han estado expuestas a la atmósfera de Marte. El meteorito Chassigny, que cayó a la Tierra en el noreste de Francia en 1815, es raro e inusual porque se cree que representa el interior del planeta.

Al realizar mediciones extremadamente cuidadosas de cantidades minúsculas de isótopos de criptón en muestras del meteorito utilizando un nuevo método establecido en el Laboratorio de Gases Nobles de la UC Davis, los investigadores pudieron deducir el origen de los elementos en la roca.

«Debido a su baja abundancia, los isótopos de criptón son difíciles de medir», dijo Péron.

Sorprendentemente, los isótopos de criptón del meteorito corresponden a los de los meteoritos condríticos, no a los de la nebulosa solar. Esto significa que los meteoritos estaban entregando elementos volátiles al planeta en formación mucho antes de lo que se pensaba, y en presencia de la nebulosa, invirtiendo el pensamiento convencional.

«La composición interior marciana para el criptón es casi puramente condrítica, pero la atmósfera es solar», dijo Péron. «Es muy distinta».

Los resultados muestran que la atmósfera de Marte no puede haberse formado puramente por desgasificación del manto, ya que eso le habría dado una composición condrítica. El planeta debe haber adquirido atmósfera de la nebulosa solar, después de que el océano de magma se enfriara, para evitar una mezcla sustancial entre los gases condríticos interiores y los gases solares atmosféricos.

Los nuevos resultados sugieren que el crecimiento de Marte se completó antes de que la nebulosa solar se disipara por la radiación del Sol. Pero la irradiación también debería haber eliminado la atmósfera nebular de Marte, lo que sugiere que el criptón atmosférico debe haberse conservado de algún modo, posiblemente atrapado bajo tierra o en los casquetes polares.

«Sin embargo, eso requeriría que Marte hubiera estado frío inmediatamente después de su acreción», dijo Mukhopadhyay. «Aunque nuestro estudio apunta claramente a los gases condríticos en el interior marciano, también plantea algunas preguntas interesantes sobre el origen y la composición de la atmósfera temprana de Marte».

Péron y Mukhopadhyay esperan que su estudio estimule nuevos trabajos sobre el tema.

Péron es ahora becario postdoctoral en la ETH Zürich (Suiza).

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