El estudio de la composición isotópica de las rocas nos revela secretos sobre la formación de la Tierra y el Sistema Solar. Recientemente, científicos del MIT han encontrado evidencia de materiales preexistentes al gran impacto que formó la Luna, ofreciendo una ventana al pasado remoto de nuestro planeta.
El Origen de la Geoquímica y Cosmoquímica
La geoquímica y la cosmoquímica modernas nacieron gracias a figuras como Vladimir Vernadsky, Victor Goldschmidt y Frank Wigglesworth Clarke. Estas disciplinas se han expandido con el estudio de meteoritos y el análisis del Sistema Solar, impulsadas por la invención del espectrómetro de masas.
El espectrómetro de masas permite identificar la composición isotópica de los elementos en las rocas. Recordemos que los núcleos de los elementos pueden existir en diferentes formas (isótopos) según la cantidad de protones y neutrones que contengan.
Rocas: Memorias Planetarias
Las rocas contienen diferentes proporciones de isótopos, permitiendo a geólogos y planetólogos reconstruir eventos planetarios. Por ejemplo, la similitud en la composición de meteoritos y la atmósfera solar sugiere que los planetas se formaron junto con el Sol a partir de una misma nube de gas y polvo.
El estudio de las rocas lunares del programa Apolo y su comparación con la Tierra ha llevado a la teoría del impacto gigante: la Luna se habría formado tras la colisión entre la proto-Tierra y un planeta llamado Theia.
Isótopos de Potasio: Claves del Pasado
Investigadores del MIT publicaron en Nature Geoscience un hallazgo sobre restos de la proto-Tierra, anteriores a la colisión con Theia. Utilizaron la espectrometría de masas para analizar isótopos en rocas de Groenlandia, Canadá y Sudáfrica, así como basaltos de islas oceánicas como La Reunión y Hawái.
Estas rocas provienen del manto terrestre y contienen minerales antiguos. Se centraron en los isótopos de potasio (potasio-39, potasio-40 y potasio-41). Las proporciones de estos isótopos en las rocas analizadas difieren de la composición terrestre habitual.
La anomalía en el potasio sugiere que este material es anterior a la composición actual de la Tierra, indicando la presencia de restos de la proto-Tierra.
Memoria de Materiales Meteóricos
En rocas de Groenlandia, Canadá y Hawái, se identificó una firma isotópica diferente, con un déficit en el isótopo potasio-40. Este déficit podría indicar la presencia de material terrestre del inicio del Hadeano, antes de la formación de la Luna, conservando la memoria de materiales meteóricos de esa época.
Para confirmar esta hipótesis, simularon la geodinámica terrestre durante miles de millones de años. Las simulaciones mostraron que la geodinámica habría generado materiales con fracciones de potasio-40 ligeramente superiores a las encontradas en las muestras, reforzando la conclusión de que las muestras representan restos de la proto-Tierra.
Este hallazgo representa evidencia directa de la preservación de materiales proto-terrestres. Aunque la firma de estos fósiles terrestres difiere de las rocas comunes y se asemeja a los meteoritos, la diferencia sugiere que aún queda por descubrir materiales que formaron la proto-Tierra.
¿Lo sabías?
Aproximadamente el 80% de los meteoritos encontrados en la Tierra son condritas. El resto son sideritas (hierro casi puro con níquel) y acondritas (similares a rocas plutónicas y volcánicas). La composición química promedio de las condritas es similar a la de la atmósfera solar, lo que sugiere que provienen del mismo material que originó nuestra estrella y permiten comprender el origen del Sistema Solar.
En los años 50, Harold Urey estudió las condritas, que datan de hace unos 4.560 millones de años (el inicio de la formación planetaria). Junto a Harmon Craig, clasificó las condritas según su contenido de hierro y partículas de hierro oxidado ligado a silicatos.
Las condritas de enstatita iluminan el misterio del origen de la Tierra y su estructura diferenciada (núcleo, manto y corteza). Al retirar las partículas de hierro nativo de una condrita de enstatita, el residuo es químicamente similar a las peridotitas (rocas que constituyen el manto terrestre). La proporción de hierro en una condrita de enstatita y su residuo silicatado es similar a la proporción entre el contenido de hierro del núcleo terrestre y su manto silicatado.
Esto sugiere que la Tierra se formó por la acreción gravitacional de pequeños cuerpos celestes de composición similar a una condrita de enstatita. El calor acumulado y el calor de los isótopos radiactivos al inicio de la historia terrestre fundieron las partículas de hierro, que se hundieron hasta el centro de la Tierra.
