El análisis de un meteorito marciano anula la teoría de la formación de planetas

Cuando se formó nuestro Sistema Solar, Marte se formó antes que la Tierra, y su composición da pistas sobre los primeros pasos en la formación de planetas. Un nuevo estudio de UC Davis anula las ideas anteriores sobre cómo se forman los planetas rocosos. 
Crédito Imagen: NASA.

La atmósfera en Marte puede haberse formado de una manera que contradice las teorías actuales, dicen investigadores de la Universidad de California, Davis, EE. UU. El equipo llegó a esta conclusión gracias a un nuevo análisis del meteorito Chassigny, que cayó a la Tierra en el noreste de Francia en 1815 y se cree que representa el interior de Marte.

Las teorías actuales sobre la formación de planetas sugieren que los planetas rocosos como la Tierra y Marte adquirieron elementos químicos volátiles como hidrógeno, carbono, oxígeno, nitrógeno y gases nobles como el criptón de la nebulosa que rodea a su estrella madre durante las primeras etapas de su formación.

Inicialmente, estos elementos se disolvieron (técnicamente, se “gasificaron”) en el manto de los planetas, que en ese momento existía como un océano de roca fundida, o magma, en la superficie. Más tarde, cuando el océano de magma se cristalizó, el océano «desgasificó» estos volátiles derivados de la nebulosa solar de regreso a la atmósfera, donde se disiparon gradualmente en el espacio. Finalmente, en una etapa aún posterior, los meteoritos llamados condritas entregaron materiales volátiles adicionales al chocar contra los planetas jóvenes.

“Por lo tanto, se espera que el interior de los planetas esté compuesto principalmente por volátiles solares, o una mezcla de volátiles solares y los de condrita. Los volátiles en la atmósfera, por otro lado, provendrían principalmente de los meteoritos”, explica la líder del equipo de estudio, Sandrine Péron.

El interior marciano contiene criptón de condrita

Esa predicción, sin embargo, no es consistente con los hallazgos del equipo, que se basan en mediciones de isótopos de criptón en muestras del meteorito Chassigny. Debido a que la proporción de isótopos de criptón en el criptón de origen en la nebulosa solar y el criptón de origen en la condrita son diferentes, el análisis de las proporciones de isótopos permitió a los investigadores determinar cómo Chassigny, y, por extensión, el interior de Marte, obtuvo su criptón.

«Nuestro estudio muestra que el interior marciano contiene criptón de condrita, lo que contrasta con la composición atmosférica [similar al criptón solar]», dice Péron a Physics World“Por lo tanto, el escenario actual ya no se sostiene”.

Mediciones precisas de isótopos

Antes de que pudieran realizar sus mediciones, los investigadores primero tuvieron que eliminar una tercera fuente de criptón. Chassigny pasó 11 millones de años viajando por el espacio antes de caer a la Tierra, bastante tiempo, dice Péron. Durante este tiempo, estuvo expuesto a la radiación cósmica, que puede generar criptón y otros gases nobles a partir de otros elementos a través de reacciones de espalación.

Para eliminar este llamado criptón «cosmogénico» de su muestra, los investigadores calentaron el meteorito en etapas desde alrededor de 200 a 1500 °C. Esta técnica de calentamiento por pasos funciona porque el criptón cosmogénico y el marciano se liberan a diferentes temperaturas.

Otra parte importante del procedimiento analítico fue separar el criptón de los demás gases nobles presentes en el meteorito. Los investigadores hicieron esto analizando los gases nobles uno tras otro usando espectrometría de masas. “Como queremos evitar problemas de interferencia, necesitamos una fase de criptón casi pura (sin argón ni xenón) en el espectrómetro de masas”, explica Péron. «Para lograr una separación limpia del criptón del argón y xenón, desarrollamos un nuevo protocolo de separación en UC Davis que involucra una nueva trampa criogénica».

Este protocolo, combinado con el calentamiento por pasos, permitió al equipo obtener mediciones isotópicas de criptón precisas del meteorito Chassigny, dice Péron.

Los meteoritos arrojaron elementos volátiles mucho antes

El hecho de que los isótopos de criptón en Chassigny correspondan a los que se encuentran en los meteoritos de condrita, en lugar de en la nebulosa solar, implica que las condritas estaban entregando elementos volátiles al joven Marte mucho antes de lo que se pensaba, mientras la nebulosa solar todavía estaba presente. «Los volátiles solares en la atmósfera no pueden originarse a partir de la desgasificación del manto como se suponía anteriormente, pero probablemente fueron capturados de la nebulosa solar antes de que la nebulosa se disipara (alrededor de 10 millones de años después de que naciera el Sistema Solar) y después de que la mayor parte de Marte se acumulara», dice Péron. “Esto anula el pensamiento actual».

“Un aspecto desafiante es cómo retener estos volátiles solares en la atmósfera, ya que deberían haberse perdido debido a la radiación que emanaba del Sol primitivo”, continúa. «Un posible escenario es que Marte estaba frío después de la acumulación y parte de los gases solares quedaron atrapados bajo tierra o en los casquetes polares».

Los investigadores esperan que su trabajo motive más estudios sobre cómo se forman las atmósferas planetarias y, en particular, la atmósfera marciana. Por su parte, planean caracterizar mejor la composición del manto marciano para determinar si es heterogéneo. “Otro aspecto es comprender mejor dónde se originó la atmósfera marciana y cómo evolucionó, teniendo en cuenta las limitaciones de nuestro estudio”, dice Péron. «Esto implicará determinar las condiciones que permiten que el criptón solar y el xenón se retengan en la superficie del planeta».

La investigación se detalla en Science.

Fuente: Physics World.

Artículo original: Martian meteorite analysis overturns planet formation theory’Isabelle Dumé. July 20, 2022.

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