GEOLOGÍA

La máquina Z ayuda a explicar cómo se formó el manto de la Tierra

Los resultados de un experimento apuntan a que el hierro llegó al manto tras violentas colisiones que formaron grandes nubes alrededor del planeta. Los modelos predecían que el hierro debía caer hacia el núcleo, pero el metal se acumuló por acreción.

La máquina Z es el mayor generador de rayos X jamás construido
La máquina Z es el mayor generador de rayos X jamás construido Randy Montoya

Hace 4.500 millones de años la Tierra era un sitio muerto pero bastante animado. De aquellos primeros instantes se tienen algunas pistas, como que nuestro planeta era una inmensa bolsa de material fundido, pero los científicos aún no tienen claro cómo se formó exactamente el núcleo ni cómo se mezcló el abundante hierro y magnesio con el silicio de las capas superiores. Si lo elementos pesados debían caer hacia el núcleo, ¿por qué se encuentran en abundancia en capas superiores como el manto?

Las presiones necesarias para vaporizar el hierro son mucho menores de lo que se pensaba

Lo que dicen los modelos hasta ahora es contradictorio. No se sabe cuándo se formó el núcleo, pero se sabe que posteriormente se tuvo que producir un equilibrio entre silicatos y metales que no tiene una explicación física convincente dado que, por lo que dicen los isótopos de tunsgteno y hafnio, no se daban las condiciones ni hubo tiempo suficiente.  Para resolver este acertijo, el equipo de Richard Kraus quiso comprobar la posibilidad de que estos materiales metálicos del manto cayeran más tarde a nuestro planeta por la vaporización de los objetos que chocaban con gran violencia. Y para conocer estas condiciones no basta una simulación con proyectiles o explosivos, necesitaban utilizar el dispositivo más potente que jamás ha creado el ser humano, la Máquina Zde los laboratorios Sandia de Nuevo México, en EEUU.

En el interior del generador de rayos X más grande del mundo, diseñado para probar nuevos materiales con temperaturas y presiones extremas, los científicos han tratado de reproducir las condiciones de aquellos primeros momentos de formación de la Tierra. Su trabajo, publicado este lunes en la revista Nature Geoscience, ha consistido en hacer chocar planchas de aluminio contra muestras de hierro a velocidades extraordinariamente altas y presiones de hasta 630 GPa (casi dos veces la presión que existe en el núcleo terrestre). El resultado indica que la presión necesaria para vaporizar el hierro es mucho menor de lo que se pensaba hasta ahora y que podría haberse producido por la colisión de los objetos que caían sobre la Tierra en los primeros momentos de su formación.

El hierro cayó a la superficie al condensarse las nubes de vapor generadas por las colisiones.

En otras palabras, los autores proponen que el hierro que hoy encontramos en el manto terrestre, y que no cayó hacia el núcleo, proviene de estos objetos que impactaron contra la Tierra, se vaporizaron y formaron una gran nube alrededor del planeta. Una vez se enfrió, el vapor se condensó en forma de lluvia de hierro y este material se mezcló con el manto todavía fundido de la Tierra.

Este proceso de acreción, indican Kraus y compañía, podría explicar también por qué la Luna, que se formó por las mismas fechas, carece de este material rico en hierro en su interior a pesar de que sufrió colisiones parecidas. Los científicos sugieren que la masa (y por tanto la gravedad) reducida de nuestro satélite hizo que no retuviera el hierro vaporizado que causaban estos objetos. Lo interesante del estudio es, además, que hasta ahora se pensaba que el hierro procedente de estos impactos se habría fundido y hundido rápidamente en el núcleo de la Tierra, pero la máquina Z ha ayudado a comprender por qué no sucedió así.

Referencia: Impact vaporization of planetesimal cores in the late stages of planet formation (Science) dx.doi.org/10.1038/ngeo2369


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