El sistema solar se formó a partir de una 'masa de pastel mal mezclada'

El potasio de la Tierra llegó a través de un servicio de reparto meteorítico, revela un nuevo estudio que puede ayudar a dilucidar los procesos que dieron forma a nuestro sistema solar.

La investigación dirigida por Nicole Nie y Da Wang, de Carnegie, publicada en Science, muestra que algunos meteoritos primitivos contienen una mezcla diferente de isótopos de potasio que los encontrados en otros meteoritos más procesados químicamente.

"Las condiciones extremas que se dan en el interior de las estrellas les permiten fabricar elementos mediante fusión nuclear", explica en un comunicado Nie, antiguo postdoctorando de Carnegie que ahora trabaja en Caltech. "Cada generación estelar siembra la materia prima de la que nacen las generaciones posteriores y podemos rastrear la historia de este material a través del tiempo".

Parte del material producido en el interior de las estrellas puede ser expulsado al espacio, donde se acumula en forma de nube de gas y polvo. Hace más de 4.500 millones de años, una de estas nubes colapsó sobre sí misma para formar nuestro Sol.

Los restos de este proceso formaron un disco giratorio alrededor de la estrella recién nacida. Con el tiempo, los planetas y otros objetos del sistema solar se unieron a partir de estos restos, incluidos los cuerpos madre que más tarde se separaron para convertirse en asteroides y meteoritos.

"Estudiando las variaciones en el registro isotópico conservado en los meteoritos, podemos rastrear los materiales de origen a partir de los cuales se formaron y construir una cronología geoquímica de la evolución de nuestro sistema solar", añade Wang, que actualmente trabaja en la Universidad Tecnológica de Chengdu.

Cada elemento contiene un único número de protones, pero sus isótopos tienen distintos números de neutrones. La distribución de los distintos isótopos de un mismo elemento por el sistema solar refleja la composición de la nube de material de la que nació el Sol. Muchas estrellas contribuyeron a esta llamada nube molecular solar, pero sus aportaciones no fueron uniformes, lo que puede determinarse estudiando el contenido isotópico de los meteoritos.

Junto a su equipo, Wang y Nie midieron las proporciones de tres isótopos de potasio en muestras de 32 meteoritos diferentes.

El potasio es especialmente interesante porque es lo que se denomina un elemento moderadamente volátil, que reciben este nombre por tener puntos de ebullición relativamente bajos que hacen que se evaporen con bastante facilidad. En consecuencia, es difícil buscar patrones anteriores al Sol en las proporciones isotópicas de los volátiles, ya que no permanecen en las condiciones de formación de estrellas calientes el tiempo suficiente para mantener un registro fácilmente legible.

"Sin embargo, utilizando instrumentos muy sensibles y adecuados, encontramos patrones en la distribución de nuestros isótopos de potasio que eran heredados de materiales presolares y diferían entre tipos de meteoritos", dijo Nie.

Descubrieron que algunos de los meteoritos más primitivos del sistema solar que se formaron en el sistema solar exterior, llamados condritas carbonáceas, contenían más isótopos de potasio que fueron producidos por enormes explosiones estelares, llamadas supernovas. Mientras que otros meteoritos -los que se estrellan con más frecuencia contra la Tierra, llamados condritas no carbonáceas- contienen las mismas proporciones de isótopos de potasio que se observan en nuestro planeta y en otros lugares del sistema solar interior.

"Esto nos dice que, como en una masa de pastel mal mezclada, no hubo una distribución uniforme de los materiales entre los confines del sistema solar, donde se formaron las condritas carbonáceas, y el sistema solar interior, donde vivimos", concluyó Shahar.

Durante años, los científicos planetarios y de la Tierra del Carnegie han trabajado para desvelar los orígenes de los elementos volátiles de la Tierra. Algunos de estos elementos pueden haber sido transportados hasta aquí desde el sistema solar exterior a lomos de condritas carbonáceas. Sin embargo, dado que el patrón de isótopos de potasio presolar hallado en las condritas no carbonáceas coincidía con el observado en la Tierra, estos meteoritos son la fuente probable del potasio de nuestro planeta.

"Sólo recientemente los científicos han puesto en tela de juicio la creencia de que las condiciones de la nebulosa solar que dio origen a nuestro Sol eran lo suficientemente calientes como para quemar todos los elementos volátiles", añadió Shahar. "Esta investigación aporta nuevas pruebas de que los volátiles pudieron sobrevivir a la formación del Sol".

Se necesitan más investigaciones para aplicar estos nuevos conocimientos a nuestros modelos de formación de planetas y ver si ajustan alguna creencia arraigada sobre cómo surgieron la Tierra y sus vecinos.