(CNN) – Cuando surgió, la Tierra no estaba exactamente preparada para sostener la vida, pero los científicos ahora tienen una mejor idea de cómo los elementos esenciales para la vida terminaron en nuestro planeta, según un estudio publicado el miércoles en la revista Science Advances.
Algo tenía que entregar a la Tierra la gran mayoría de carbono, nitrógeno, azufre, hidrógeno y otros elementos, conocidos como volátiles, porque los planetas rocosos del sistema solar carecían de estos ingredientes esenciales para la vida. “Pero el tiempo y el mecanismo de entrega volátil han sido debatidos acaloradamente”, dijo Rajdeep Dasgupta, coautor del nuevo estudio y profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra, Medio Ambiente y Planetarios de la Universidad Rice, en un comunicado. “El nuestro es el primer escenario que puede explicar el momento y la entrega de una manera que sea coherente con toda la evidencia geoquímica”.
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Los investigadores creen que estos elementos volátiles se liberaron cuando un planeta del tamaño de Marte colisionó con la Tierra hace 4.400 millones de años. Esta colisión también creó nuestra Luna.
Aunque esta ha sido una teoría de larga data, otros han argumentado que una colisión realmente creó los elementos o que los volátiles se liberaron después de la colisión que formó la Luna. Para probar estos escenarios, Dasgupta y su equipo realizaron experimentos de alta temperatura y alta presión, modelado termodinámico y simulaciones numéricas.
Damanveer Grewal, autor principal del estudio y estudiante graduado en el Departamento de Ciencias Ambientales, Planetarias y de la Tierra, analizó las posibilidades.
Una teoría sugerida hace mucho tiempo es que la Tierra colisionó con un protoplaneta que contiene un núcleo rico en azufre. Esto se cree que es posible porque la Tierra contiene azufre en muchos lugares además de su núcleo. Un protoplaneta es un gran planeta embrionario que tiene un interior diferenciado después de experimentar la fusión interna.
“El núcleo no interactúa con el resto de la Tierra, pero todo lo que está sobre él, el manto, la corteza, la hidrosfera y la atmósfera, están conectados”, dijo Grewal. “Ciclos materiales entre ellos”.
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Otra teoría es que los meteoritos del sistema solar exterior, llamados crondritos carbonosos, impactaron a la Tierra después de que se formó su núcleo. Pero la relación de carbono con nitrógeno no coincidía en este escenario.
Los investigadores utilizaron información de experimentos para imitar estos escenarios para crear una simulación por computadora y encontrar la respuesta más probable. En general, ejecutó mil millones de escenarios y los comparó contra las condiciones en el sistema solar actual.
“Lo que encontramos es que todas las pruebas son consistentes con un impacto que habría podido formar la Luna, que involucra un planeta volátil, del tamaño de Marte, con un núcleo rico en azufre”, dijo Grewal.
Los investigadores también descubrieron que los volátiles de la Tierra y la Luna tienen un origen similar, lo que descarta la teoría de que los elementos volátiles llegaron a la Tierra después de la formación de la Luna.
Pero el hallazgo no solo tiene implicaciones para la historia de la Tierra. “Este estudio sugiere que un planeta rocoso parecido a la Tierra tiene más posibilidades 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”, dijo Dasgupta. “Esto elimina algunas condiciones de contorno. Muestra que los volátiles esenciales de la vida pueden llegar a las capas superficiales de un planeta, incluso si se produjeron en cuerpos planetarios que se sometieron a formación de núcleos en condiciones muy diferentes”.
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Por sí misma, la Tierra no podría haber producido suficientes elementos volátiles para crear una atmósfera, todos los cuerpos de agua en su superficie o un entorno para sostener la vida.
“Eso significa que podemos ampliar nuestra búsqueda de vías que conduzcan a elementos volátiles que se unen en un planeta para sostener la vida tal como la conocemos”, dijo Dasgupta.
