La mayoría de los meteoritos que han aterrizado en la Tierra son fragmentos de planetesimales, los primeros cuerpos protoplanetarios del sistema solar. Los científicos han pensado que estos cuerpos primordiales se derritieron por completo al principio de su historia o quedaron como pilas de escombros sin fundir.
Pero una familia de meteoritos ha confundido a los investigadores desde su descubrimiento en la década de 1960. Los diversos fragmentos, encontrados en todo el mundo, parecen haberse desprendido del mismo cuerpo primordial, y sin embargo, la composición de estos meteoritos indica que sus padres debenha sido una quimera desconcertante que fue derretida y no derretida
Ahora los investigadores del MIT y de otros lugares han determinado que el cuerpo principal de estos meteoritos raros era de hecho un objeto diferenciado de varias capas que probablemente tenía un núcleo metálico líquido. Este núcleo era lo suficientemente sustancial como para generar un campo magnético que podría haber sido tan fuerte comoEl campo magnético de la Tierra es hoy.
Sus resultados, publicados en la revista Avances científicos , sugiera que la diversidad de los primeros objetos en el sistema solar puede haber sido más compleja de lo que los científicos suponían.
"Este es un ejemplo de un planetesimal que debe haber tenido capas fundidas y no fundidas. Fomenta la búsqueda de más evidencia de estructuras planetarias compuestas", dice la autora principal Clara Maurel, estudiante graduada en el Departamento de Tierra, Atmosférico y Planetario del MITCiencias EAPS. "Comprender el espectro completo de estructuras, desde no fundidas hasta completamente fundidas, es clave para descifrar cómo se formaron los planetesimales en el sistema solar temprano".
Los coautores de Maurel incluyen al profesor EAPS Benjamin Weiss, junto con colaboradores de la Universidad de Oxford, la Universidad de Cambridge, la Universidad de Chicago, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y el Instituto de Investigación del Suroeste.
hierros impares
El sistema solar se formó hace unos 4.500 millones de años como un remolino de gas y polvo súper calientes. A medida que este disco se enfriaba gradualmente, trozos de materia colisionaron y se fusionaron para formar cuerpos progresivamente más grandes, como los planetesimales.
La mayoría de los meteoritos que han caído a la Tierra tienen composiciones que sugieren que provenían de planetesimales tan tempranos que eran de dos tipos: fundidos y no fundidos. Ambos tipos de objetos, según los científicos, se habrían formado relativamente rápido, en menos deunos pocos millones de años, temprano en la evolución del sistema solar.
Si se formó un planetesimal en los primeros 1,5 millones de años del sistema solar, los elementos radiogénicos de corta duración podrían haber derretido el cuerpo por completo debido al calor liberado por su descomposición. Los planetesimales no fundidos podrían haberse formado más tarde, cuando su material tenía cantidades más bajasde elementos radiogénicos, insuficientes para la fusión.
Ha habido poca evidencia en el registro de meteoritos de objetos intermedios con composiciones fundidas y no fundidas, a excepción de una rara familia de meteoritos llamados hierros IIE.
"Estos hierros IIE son meteoritos extraños", dice Weiss. "Muestran evidencia de ser de objetos primordiales que nunca se derritieron, y también evidencia de provenir de un cuerpo que se derritió por completo o al menos sustancialmente. No hemos sabido dóndepara ponerlos, y eso es lo que nos hizo centrarnos en ellos "
bolsillos magnéticos
Los científicos han descubierto previamente que los meteoritos IIE fundidos y no fundidos se originaron en el mismo antiguo planetesimal, que probablemente tenía una corteza sólida sobre un manto líquido, como la Tierra. Maurel y sus colegas se preguntaron si el planetesimal también podría haber albergado un metal fundidonúcleo.
"¿Este objeto se derritió lo suficiente como para que el material se hundiera en el centro y formara un núcleo metálico como el de la Tierra?", Dice Maurel. "Esa fue la pieza que faltaba en la historia de estos meteoritos".
El equipo razonó que si el planetesimal albergaba un núcleo metálico, podría muy bien haber generado un campo magnético, similar a la forma en que el núcleo líquido de la Tierra produce un campo magnético. Un campo tan antiguo podría haber causado minerales en el planetesimalapunte en la dirección del campo, como una aguja en una brújula. Ciertos minerales podrían haber mantenido esta alineación durante miles de millones de años.
Maurel y sus colegas se preguntaron si podrían encontrar tales minerales en muestras de meteoritos IIE que se habían estrellado contra la Tierra. Obtuvieron dos meteoritos, que analizaron para un tipo de mineral de hierro-níquel conocido por sus excepcionales propiedades de registro de magnetismo.
El equipo analizó las muestras utilizando la Fuente de Luz Avanzada del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, que produce rayos X que interactúan con los granos minerales a escala nanométrica, de una manera que puede revelar la dirección magnética de los minerales.
Efectivamente, los electrones dentro de varios granos se alinearon en una dirección similar, evidencia de que el cuerpo padre generó un campo magnético, posiblemente hasta varias decenas de microtesla, que se trata de la fuerza del campo magnético de la Tierra. Después de gobernarCon fuentes menos plausibles, el equipo concluyó que el campo magnético probablemente fue producido por un núcleo metálico líquido. Para generar dicho campo, estiman que el núcleo debe haber tenido al menos varias decenas de kilómetros de ancho.
Dichos planetesimales complejos con composición mixta ambos fundidos, en forma de núcleo líquido y manto, y sin fundir en forma de una corteza sólida, dice Maurel, probablemente hubieran tardado varios millones de años en formarse - una formaciónperíodo que es más largo de lo que los científicos habían asumido hasta hace poco.
¿Pero de dónde vienen los meteoritos dentro del cuerpo primario? Si el campo magnético fue generado por el núcleo del cuerpo primario, esto significaría que los fragmentos que finalmente cayeron a la Tierra no podrían haber venido del núcleo mismo. Eso es porque un líquidoel núcleo solo genera un campo magnético mientras se mantiene agitado y caliente. Cualquier mineral que hubiera registrado el campo antiguo debe haberlo hecho fuera del núcleo, antes de que el núcleo mismo se haya enfriado por completo.
Trabajando con colaboradores de la Universidad de Chicago, el equipo realizó simulaciones de alta velocidad de varios escenarios de formación para estos meteoritos. Mostraron que era posible que un cuerpo con un núcleo líquido colisionara con otro objeto, y para ese impactodesalojar el material del núcleo. Ese material luego migraría a bolsas cercanas a la superficie donde se originaron los meteoritos.
"A medida que el cuerpo se enfría, los meteoritos en estos bolsillos imprimirán este campo magnético en sus minerales. En algún momento, el campo magnético se descompondrá, pero la huella permanecerá", dice Maurel. "Más tarde, este cuerpo irásufrir muchas otras colisiones hasta las colisiones finales que colocarán estos meteoritos en la trayectoria de la Tierra ".
¿Era un planetesimal tan complejo un valor atípico en el sistema solar temprano, o uno de muchos de estos objetos diferenciados? La respuesta, dice Weiss, puede estar en el cinturón de asteroides, una región poblada con restos primordiales.
"La mayoría de los cuerpos en el cinturón de asteroides aparecen sin fundir en su superficie", dice Weiss. "Si finalmente podemos ver dentro de los asteroides, podríamos probar esta idea. Tal vez algunos asteroides se derritan en el interior, y cuerpos como este planetesimal sonrealmente común "
Esta investigación fue financiada, en parte, por la NASA.
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