El enigma del raro patrón del oxígeno en las rocas más antiguas del sistema solar

Recreación artística de la formación de polvo y rocas en la nebulosa solar. (Imagen: NASA)

Durante mucho tiempo, un misterio ha desconcertado a la comunidad científica: El oxígeno, el elemento más abundante en la corteza de la Tierra, sigue un patrón anómalo en las rocas más antiguas del sistema solar, un patrón que por fuerza debe ser el resultado de un proceso químico diferente a las reacciones químicas bien conocidas que en la Tierra formaron minerales oxigenados.

Los científicos notaron por primera vez la discrepancia hace cuarenta años, en el meteorito Allende, que cayó en México en 1969, y ha sido confirmada en otros meteoritos también. Estos meteoritos figuran entre los objetos más antiguos del sistema solar, que según se cree, se formaron hace casi 4.600 millones años a partir de una nebulosa. La mezcla entre el oxígeno-16 (la forma más abundante, con un neutrón por cada protón) y variantes con un neutrón adicional o dos, es notablemente distinta a la que se observa en rocas de la Tierra, la Luna y Marte.

Cualquiera que sea el origen de la anomalía, es obvio que tuvo que ser un proceso importante en la formación del sistema solar, pero en estas décadas no ha estado claro de qué proceso podría tratarse. Y no se trata de un enigma nimio; siendo el oxígeno el tercer elemento más abundante en el universo y uno de los principales elementos formadores de rocas, esta variación entre diferentes cuerpos del sistema solar tiene numerosas implicaciones para la geoquímica y para los mecanismos de formación de planetas rocosos como la Tierra.

El oxígeno-17, con sólo un neutrón extra, se incorpora en las moléculas aproximadamente la mitad de veces que el oxígeno-18, con dos neutrones adicionales. Sin embargo, en estos meteoritos pétreos, los dos isótopos de oxígeno más pesados aparecen en proporciones iguales. Las tasas en las que se incorporaron en los minerales que forman estas rocas primigenias son independientes de sus masas. Mark Thiemens y John Heidenreich encontraron esa proporción independiente de la masa de los isótopos de oxígeno hace treinta años en la formación de ozono, pero el mecanismo para un proceso similar en la formación de los bloques de construcción sólidos de las rocas no se había demostrado experimentalmente antes.

Al recrear las condiciones de la nebulosa solar, cuya masa de gas y polvo se condensó formando nuestra estrella, los planetas y el "material sobrante" de la formación del sistema solar (asteroides, miniplanetas, cometas y demás), el equipo de Mark Thiemens, Subrata Chakraborty y Petia Yanchulova, de la Universidad de California en San Diego, ha identificado la reacción química, gobernada por principios físicos ya conocidos, capaz de generar polvo de silicato a partir de isótopos de oxígeno, y cuyas anomalías isotópicas del oxígeno encajan con lo encontrado en las rocas más antiguas del sistema solar.

En el experimento en el que se reprodujeron tales condiciones, el monóxido de silicio gaseoso reaccionó con el oxígeno y el hidrógeno para formar dióxido de silicio, que es la base de minerales de silicato como el cuarzo que son bastante abundantes en la corteza terrestre. Estas reacciones formaron los primeros materiales sólidos del sistema solar.

Cuando los investigadores recogieron y analizaron el polvo, encontraron una mezcla de isótopos de oxígeno que coincidía con el patrón anómalo encontrado en los meteoritos pedregosos.

Fuentes : UC San Diego