Estamos hechos de polvo de estrellas, dicen, y dos estudios, incluida una investigación de la Universidad de Michigan, pueden ser más precisos de lo que se pensaba.

El primer estudio dirigido y publicado por el investigador de la UM Jie (Jackie) Li Avances en la cienciaencuentra que la mayor parte del carbono en la tierra probablemente proviene del medio interestelar, el material que existe en el espacio entre las estrellas en una galaxia. Esto probablemente sucedió mucho después de que el disco protoplanetario, la nube de polvo y gas que orbitaba nuestro joven sol y contenía los bloques de construcción de los planetas, se formara y calentara.

Es probable que el carbono también se uniera a los sólidos un millón de años después del nacimiento del Sol, lo que significa que el carbono, la columna vertebral de la vida en la Tierra, sobrevivió a un viaje interestelar a nuestro planeta.

Anteriormente, los investigadores pensaban que el carbono en la tierra provenía de moléculas que estaban originalmente presentes en el gas de niebla y luego se acumulaban en un planeta rocoso cuando los gases estaban lo suficientemente fríos como para que las moléculas se precipitaran. Li y su equipo, que incluye al astrónomo de la UM Edwin Bergin, Geoffrey Blake del Instituto de Tecnología de California, Fred Ciesla de la Universidad de Chicago y Marc Hirschmann de la Universidad de Minnesota, señalan en este estudio que las moléculas de gas, que llevarían El carbono no lo haría No está disponible para formar la tierra porque una vez que el carbono se ha evaporado no se condensa de nuevo a un sólido.

“El modelo de condensación se ha utilizado ampliamente durante décadas. Se supone que cuando se formó el sol, todos los elementos del planeta se vaporizaron, y cuando el disco se enfrió, algunos de estos gases se condensaron y proporcionaron componentes sólidos con componentes químicos. Pero eso no funciona para el carbono «, dijo Li, profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente de la UM.

La mayor parte del carbono se liberó al disco en forma de moléculas orgánicas. Sin embargo, cuando el carbono se vaporiza, crea especies mucho más volátiles que requieren temperaturas muy bajas para formar sólidos. Más importante aún, el carbono no se vuelve a condensar a una forma orgánica. Debido a esto, Li y su equipo concluyeron que la mayor parte del carbono de la Tierra probablemente se haya heredado directamente del medio interestelar, evitando la evaporación por completo.

Para comprender mejor cómo la tierra obtuvo su carbono, Li estimó la cantidad máxima de carbono que la tierra podría contener. Para hacer esto, comparó qué tan rápido se mueve una onda sísmica a través del núcleo con las velocidades de sonido conocidas del núcleo. Esto les dijo a los investigadores que es probable que el carbono sea menos del medio por ciento de la masa terrestre. Comprender los límites superiores de la cantidad de carbono que podría contener la tierra les dice a los investigadores cuándo se pudo haber entregado el carbono aquí.

«Hicimos otra pregunta: preguntamos cuánto carbono se puede introducir en el núcleo de la tierra y seguir siendo compatible con todas las restricciones», dijo Bergin, profesor y presidente del departamento de astronomía de la UM. «Hay incertidumbre aquí. Tomemos la incertidumbre para preguntarnos cuáles son los límites superiores reales para la cantidad de carbono que hay en las profundidades de la tierra, y eso nos dirá el verdadero paisaje en el que nos encontramos».

El carbono de un planeta debe estar en las proporciones adecuadas para sustentar la vida tal como la conocemos. Demasiado carbono y la atmósfera terrestre sería como Venus, capturando el calor del sol y manteniendo una temperatura de alrededor de 880 grados Fahrenheit. Demasiado poco carbono y la Tierra se parecería a Marte: un lugar inhóspito que no puede soportar la vida basada en el agua con temperaturas alrededor de los 60 grados bajo cero.

En un segundo estudio realizado por el mismo grupo de autores, pero dirigido por Hirschmann de la Universidad de Minnesota, los investigadores investigaron cómo se procesa el carbono cuando los pequeños precursores de los planetas, conocidos como planetesimales, retienen carbono durante su formación inicial. Al examinar los núcleos metálicos de estos cuerpos, que ahora se conservan como meteoritos de hierro, encontraron que durante este paso clave de origen planetario, gran parte del carbono debe perderse cuando los planetesimales se derriten, forman núcleos y pierden gas. Esto interrumpe el pensamiento anterior, dice Hirschmann.

«La mayoría de los modelos tienen carbono y otros materiales vitales como agua y nitrógeno que pasan de la nebulosa a los cuerpos rocosos primitivos, y luego se envían a planetas en crecimiento como la Tierra o Marte», dijo Hirschmann, profesor de ciencias ambientales y de la tierra. «Sin embargo, esto omite un paso importante en el que los planetesimales pierden gran parte de su carbono antes de acumularse en los planetas».

El estudio de Hirschmann se publicó recientemente en Proceedings of the National Academy of Sciences.

«El planeta necesita carbono para regular su clima y permitir la vida, pero es un asunto muy delicado», dijo Bergin. «No quieres tener muy poco, pero no quieres tener demasiado».

Según Bergin, ambos estudios describen dos aspectos diferentes de la pérdida de carbono y sugieren que la pérdida de carbono parece ser un aspecto central en la construcción de la tierra como un planeta habitable.

«La respuesta a si existen o no planetas similares a la Tierra en otros lugares solo se puede alcanzar trabajando en la intersección de disciplinas como la astronomía y la geoquímica», dijo Ciesla, profesor de geofísica en la Universidad de C. preguntas específicas que los investigadores están trabajando para responder, diferenciando en cada área, para crear una historia coherente es necesario identificar temas de interés mutuo y encontrar formas de llenar los vacíos intelectuales entre ellos. Esto es un desafío, pero un esfuerzo es estimulante y gratificante «.

Blake, coautor de ambos estudios y profesor de cosmoquímica, ciencia planetaria y química en Caltech, dice que este tipo de trabajo interdisciplinario es vital.

«Solo en la historia de nuestra galaxia, los planetas rocosos como la Tierra o un poco más grandes se han reunido cientos de millones de veces alrededor de estrellas como el sol», dijo. «¿Podemos ampliar este trabajo para examinar más completamente la pérdida de carbono en los sistemas planetarios? Esta investigación requerirá una comunidad diversa de científicos».

Las fuentes de financiamiento para esta investigación colaborativa incluyen la Fundación Nacional de Ciencias, el Programa de Investigación de Exoplanetas de la NASA, el Programa de Mundos Emergentes de la NASA y el Programa de Astrobiología de la NASA.

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