La mayoría de los elementos esenciales de la Tierra para la vida, incluida la mayor parte del carbono y el nitrógeno en usted, probablemente provienen de otro planeta.
La Tierra probablemente recibió la mayor parte de su carbono, nitrógeno y otros elementos volátiles esenciales para la vida de la colisión planetaria que creó la luna hace más de 4.400 millones de años, según un nuevo estudio realizado por petrólogos de la Universidad de Rice en la revista Avances científicos .
"Desde el estudio de meteoritos primitivos, los científicos saben desde hace mucho tiempo que la Tierra y otros planetas rocosos en el sistema solar interior están agotados por volátiles", dijo el coautor del estudio, Rajdeep Dasgupta. "Pero el tiempo y el mecanismo de la entrega volátil han sidodebatido acaloradamente. El nuestro es el primer escenario que puede explicar el tiempo y la entrega de manera coherente con toda la evidencia geoquímica ".
La evidencia se compiló a partir de una combinación de experimentos de alta temperatura y alta presión en el laboratorio de Dasgupta, que se especializa en estudiar reacciones geoquímicas que tienen lugar en las profundidades de un planeta bajo un intenso calor y presión.
En una serie de experimentos, el autor principal del estudio y estudiante graduado Damanveer Grewal reunió evidencia para probar una teoría de larga data de que los volátiles de la Tierra llegaron de una colisión con un planeta embrionario que tenía un núcleo rico en azufre.
El contenido de azufre del núcleo del planeta donante es importante debido a la desconcertante variedad de evidencia experimental sobre el carbono, el nitrógeno y el azufre que existen en todas las partes de la Tierra que no sean el núcleo.
"El núcleo no interactúa con el resto de la Tierra, pero todo lo que está encima, el manto, la corteza, la hidrosfera y la atmósfera, están todos conectados", dijo Grewal. "Ciclos materiales entre ellos".
Una idea de larga data acerca de cómo la Tierra recibió sus volátiles fue la teoría de "recubrimiento tardío" de que los meteoritos ricos en volátiles, restos de materia primordial del sistema solar exterior, llegaron después de que se formó el núcleo de la Tierra. Y mientras las firmas isotópicas de la Tierralos volátiles coinciden con estos objetos primordiales, conocidos como condritas carbonáceas, la relación elemental de carbono a nitrógeno está desactivada. El material no núcleo de la Tierra, que los geólogos llaman la Tierra de silicato en masa, tiene aproximadamente 40 partes de carbono por cada parte de nitrógeno, aproximadamente el doble del 20-1 proporción vista en condritas carbonáceas.
Los experimentos de Grewal, que simularon las altas presiones y temperaturas durante la formación del núcleo, probaron la idea de que un núcleo planetario rico en azufre podría excluir carbono o nitrógeno, o ambos, dejando fracciones mucho más grandes de esos elementos en el silicato a granel en comparación con la TierraEn una serie de pruebas en un rango de temperaturas y presiones, Grewal examinó cuánto carbono y nitrógeno llegaron al núcleo en tres escenarios: sin azufre, 10 por ciento de azufre y 25 por ciento de azufre.
"El nitrógeno no se vio afectado en gran medida", dijo. "Permaneció soluble en las aleaciones en relación con los silicatos, y solo comenzó a excluirse del núcleo bajo la concentración más alta de azufre".
El carbono, por el contrario, era considerablemente menos soluble en aleaciones con concentraciones intermedias de azufre, y las aleaciones ricas en azufre tomaron aproximadamente 10 veces menos carbono en peso que las aleaciones sin azufre.
Usando esta información, junto con las proporciones conocidas y las concentraciones de elementos tanto en la Tierra como en cuerpos no terrestres, el investigador postdoctoral de Dasgupta, Grewal y Rice, Chenguang Sun, diseñó una simulación por computadora para encontrar el escenario más probable que produjera los volátiles de la Tierra.la respuesta implicó variar las condiciones de inicio, ejecutar aproximadamente mil millones de escenarios y compararlos con las condiciones conocidas en el sistema solar de hoy.
"Lo que encontramos es que toda la evidencia firmas isotópicas, la relación carbono-nitrógeno y las cantidades totales de carbono, nitrógeno y azufre en la Tierra de silicato a granel son consistentes con un impacto de formación de luna que involucra un volátil-teniendo un planeta del tamaño de Marte con un núcleo rico en azufre ", dijo Grewal.
Dasgupta, el investigador principal en un esfuerzo financiado por la NASA llamado CLEVER Planets que está explorando cómo los elementos esenciales para la vida podrían unirse en planetas rocosos distantes, dijo que comprender mejor el origen de los elementos esenciales para la vida de la Tierra tiene implicaciones más allá de nuestro sistema solar.
"Este estudio sugiere que un planeta rocoso similar a la Tierra tiene más oportunidades de adquirir elementos esenciales para la vida si se forma y crece a partir de impactos gigantes con planetas que han muestreado diferentes bloques de construcción, tal vez de diferentes partes de un disco protoplanetario".Dasgupta dijo.
"Esto elimina algunas condiciones límite", dijo. "Muestra que los volátiles esenciales para la vida pueden llegar a las capas superficiales de un planeta, incluso si se produjeron en cuerpos planetarios que experimentaron formación de núcleos en condiciones muy diferentes".
Dasgupta dijo que no parece que el silicato a granel de la Tierra, por sí solo, podría haber alcanzado los presupuestos volátiles esenciales para la vida que produjeron nuestra biosfera, atmósfera e hidrosfera.
"Eso significa que podemos ampliar nuestra búsqueda de caminos que conducen a elementos volátiles que se unen en un planeta para apoyar la vida tal como la conocemos"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :