La Tierra primitiva podría haber sido golpeada por un embrión de planeta similar a Mercurio en las profundidades de su pasado, lo que permitió al planeta conservar el carbono necesario para la vida, según sugiere un nuevo estudio.
El equipo Rice de Petrología Experimental -que estudia el origen, la composición y la estructura de las rocas en la Universidad Rice de Texas- recreó en el laboratorio las condiciones del interior de la Tierra para ayudar a resolver un viejo misterio: cómo pudo desarrollarse la vida basada en el carbono en la Tierra cuando el carbono primitivo habría hervido o se habría hundido en el núcleo del planeta.
«El reto es explicar el origen de los elementos volátiles como el carbono que permanecen fuera del núcleo en la parte del manto de nuestro planeta», dijo en un comunicado Rajdeep Dasgupta, coautor del nuevo estudio y petrólogo de Rice.
Los investigadores han postulado que el carbono y otros elementos ahora presentes en la Tierra proceden de meteoritos o cometas que chocaron contra el planeta.
«Una idea muy extendida es que elementos volátiles como el carbono, el azufre, el nitrógeno y el hidrógeno se añadieron después de que el núcleo de la Tierra terminara de formarse», explica en el comunicado el autor principal del estudio, Yuan Li, actual científico del Instituto de Geoquímica de Guangzhou de la Academia China de Ciencias. «Cualquiera de esos elementos que cayó a la Tierra en meteoritos y cometas más de unos 100 millones de años después de la formación del sistema solar podría haber evitado el intenso calor del océano de magma que cubría la Tierra hasta ese momento.
Pero las proporciones reales de los elementos en la Tierra no parecen coincidir con las de los cometas y meteoritos: «El problema con esa idea es que, aunque puede explicar la abundancia de muchos de estos elementos, no se conocen meteoritos que produzcan la proporción de elementos volátiles en la parte de silicatos de nuestro planeta», añadió, refiriéndose a un componente principal de las rocas del manto terrestre, la sopa de magma y roca de 1.800 millas de profundidad (2.890 kilómetros) que se encuentra entre la corteza y el núcleo.
El montaje experimental de los investigadores recreó el interior de la Tierra a alta temperatura y alta presión apretando las rocas con prensas hidráulicas. Este método puede emular las condiciones que se dan a unas 250 millas (400 km) por debajo de la superficie de la Tierra, en el manto del planeta. Los investigadores decidieron comprobar si los elementos silicio o azufre -encontrados en los núcleos de Mercurio y Marte, respectivamente- tenían algún impacto en la cantidad de carbono que se aglutinaría en el núcleo de la Tierra.
Los científicos descubrieron que cuando el azufre se unía al hierro bajo una presión intensa -como la que existe en el núcleo de la Tierra- impedía que el carbono se uniera a las moléculas del núcleo con tanta fuerza, dijeron los investigadores en el comunicado. (En el artículo, publicado en la revista Nature Geoscience el 5 de septiembre, los científicos dijeron que «en los cuerpos reducidos o ricos en azufre, el carbono es expulsado del núcleo segregante»). En ese escenario, el carbono podría permanecer más arriba, en el manto de la Tierra, y estar disponible más adelante para el desarrollo de la vida en lugar de quedar encerrado, según el estudio.
Los investigadores compararon entonces las concentraciones de carbono que surgieron durante los experimentos con las concentraciones de elementos en el manto real de la Tierra.
«Una hipótesis que explica la relación carbono-azufre y la abundancia de carbono es que un planeta embrionario como Mercurio, que ya había formado un núcleo rico en silicio, chocó con la Tierra y fue absorbido por ella», dijo Dasgupta. «Como se trata de un cuerpo masivo, la dinámica podría funcionar de manera que el núcleo de ese planeta fuera directamente al núcleo de nuestro planeta, y el manto rico en carbono se mezclara con el manto de la Tierra».
«En este trabajo, nos hemos centrado en el carbono y el azufre», dijo. «Habrá que trabajar mucho más para conciliar todos los elementos volátiles, pero al menos en términos de las abundancias de carbono y azufre y de la relación carbono-azufre, encontramos que este escenario podría explicar los presupuestos actuales de carbono y azufre de la Tierra».