Meteoritos antiguos revelan fuerza magnética que formó el Sistema Solar

Hace aproximadamente 4.6 mil millones de años, el Sistema Solar comenzó como una enorme nube de gas y polvo. Con el tiempo, esta "nebulosa solar" se transformó, colapsando y aplanándose en un disco que dio origen al sol en su centro y a los planetas que se formaron a su alrededor.

Tradicionalmente, se ha considerado que la gravedad fue la principal fuerza detrás de esta transformación. Sin embargo, una nueva investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) sugiere que el magnetismo también pudo haber jugado un papel crucial en este proceso.

Los científicos encontraron evidencia de antiguos campos magnéticos preservados en algunos de los meteoritos más antiguos jamás identificados. En su estudio, los investigadores analizaron granos microscópicos dentro de un meteorito descubierto en Antártida en 2008, conocido como inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAIs). Estos granos se formaron durante los primeros 200.000 años del Sistema Solar y representan el material más antiguo conocido de ese período.

Las firmas magnéticas de estos granos indican que un campo magnético sustancial ya estaba presente durante la etapa de la nebulosa solar. Los investigadores estimaron que este campo era más fuerte que el campo magnético de la Tierra actual y pudo haber ayudado a mover material primordial hacia el interior a medida que se formaba el joven sol.

El profesor Benjamin Weiss, del departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias del MIT, afirmó: "Esta transición, de una nube esférica a un disco protoplanetario, es uno de los eventos más significativos en toda la historia del Sistema Solar. Se ha teorizado durante mucho tiempo que la gravedad causó esto, pero nuestras mediciones muestran que el magnetismo probablemente jugó un papel".

Los hallazgos fueron publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. Junto a Weiss, los coautores del estudio del MIT incluyen al autor principal Cauê Borlina, Elias Mansbach y Nilanjan Chatterjee. Otros colaboradores incluyen a Xue-Ning Bai de la Universidad Tsinghua, Po-Yen Tung y Richard Harrison de la Universidad de Cambridge, François Tissot de Caltech, y Kevin McKeegan de la Universidad de California en Los Ángeles.

Cómo pudo haber funcionado el magnetismo temprano en el Sistema Solar

Los campos magnéticos surgen cuando la materia cargada eléctricamente se mueve. Durante la etapa más temprana de la formación del Sistema Solar, la nube de gas y polvo en colapso pudo haber generado un plasma que contenía partículas cargadas. A medida que esas partículas circulaban a través del disco en desarrollo, podrían haber creado y mantenido un campo magnético.

Si un campo magnético estaba presente, Weiss y sus colegas razonaron que debería haber dejado una huella duradera en parte del material que se formaba dentro del disco. A medida que ese material se condensaba, pequeños minerales magnéticos podrían haber registrado la fuerza del campo circundante. Si esos minerales sobrevivieron durante miles de millones de años y eventualmente llegaron a la Tierra, su "remanente de magnetización" podría proporcionar evidencia de que el magnetismo existió en el joven Sistema Solar e influyó en su desarrollo.

Los investigadores ya habían encontrado evidencia de magnetismo de aproximadamente 2 millones de años después de que comenzara la formación del Sistema Solar. En ese momento, los científicos creen que el sol ya se había formado y los planetas estaban comenzando a ensamblarse. Ese trabajo anterior sugirió que los campos magnéticos pueden haber contribuido a la formación de planetas.

"Hoy en día, la gente no debate si el magnetismo está presente cuando se forman los planetas. Pero el debate gira en torno al Sistema Solar muy temprano, antes de que se formen los planetas, cuando solo hay un disco", comentó Borlina, quien lideró el nuevo estudio como estudiante de posgrado en el MIT y ahora es profesor asistente en la Universidad de Purdue. "Ahí es donde todavía reside el debate, y es donde estamos operando ahora".

Un meteorito con un registro inusualmente prístino

El último estudio llevó la búsqueda aún más atrás en el tiempo, enfocándose en si el magnetismo estaba presente mientras el sol mismo aún se estaba formando.

Los investigadores examinaron muestras del meteorito DOM 08006, encontrado en 2008 en el Dominion Range, una cordillera a lo largo de la Placa de Hielo de la Antártida Oriental. Desde su descubrimiento, el meteorito ha sido estudiado extensamente debido a su composición inusualmente primitiva.

DOM 08006 contiene granos minerales de las etapas más tempranas de la formación del Sistema Solar, posiblemente datando de antes de que el sol se hubiera formado completamente. Notablemente, el meteorito ha conservado gran parte de su composición mineral original a pesar de haber sobrevivido miles de millones de años de historia del Sistema Solar.

"Otros meteoritos pasaron por muchos procesos diferentes a lo largo de esta historia de 4.5 mil millones de años", comentó Weiss. "Se formaron en la nebulosa solar, luego se añadieron a cuerpos con agua, luego fueron destruidos, se movieron al cinturón de asteroides y luego aterrizaron aquí. Pero de alguna manera, DOM ha experimentado menos alteración que cualquier otro meteorito".

Esa inusual preservación hizo de DOM 08006 un lugar especialmente prometedor para buscar evidencia de campos magnéticos de los primeros días del Sistema Solar.

Si tal campo existió, su firma aún podría estar preservada en algunas de las CAIs del meteorito.

"Sabemos que son las cosas más antiguas que tenemos del early solar system", dijo Borlina. "Pero las CAIs son muy complejas y no todas son iguales, incluso dentro de un pedazo de meteorito de 1 milímetro. Así que tenemos que identificar cuidadosamente qué tipos son".

Un campo magnético más fuerte que el de la Tierra

Utilizando pequeñas piezas del meteorito original, el equipo separó pequeños granos minerales e identificó varias CAIs que contenían minerales magnéticos naturales, incluyendo hierro. Luego, los investigadores realizaron una serie de pruebas para determinar si esos granos aún preservaban un magnetismo antiguo.

Encontraron trazas de un campo magnético registrado dentro de los minerales. A partir de esas mediciones, el equipo estimó que el Sistema Solar temprano tenía un campo magnético que medía aproximadamente 150 a 600 microteslas. Eso es entre tres y doce veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra actual.

El resultado sugiere que el magnetismo pudo haber jugado un papel significativo en el control de cómo se movió el material a través del disco protoplanetario a medida que se formaba el sol.

"Creemos que este tipo de campos magnéticos estaban ayudando a mover gas desde el disco protoplanetario hacia esta estrella central, el sol", dijo Borlina. "La gravedad también está jugando un papel. Pero ahora estamos mostrando que, si quieres entender completamente cómo se formaron el sol y los planetas, debes incluir campos magnéticos en los ingredientes que los conforman".

Esta investigación fue apoyada, en parte, por NASA.