El Sistema Solar optó por el fuego sobre el hielo desde sus inicios

Los primeros momentos de la formación de planetas en el Sistema Solar podrían haber sido más selectivos de lo que los científicos habían supuesto. A medida que el joven Sistema Solar comenzó a ensamblar objetos sólidos como planetas, lunas y protoplanetas, dos tipos principales de material estaban disponibles. Uno eran las chondrulas, pequeñas piezas de roca formadas a altas temperaturas, y el otro era el matrix, un polvo frío y fino rico en hielo de agua y material orgánico.

Nueva investigación liderada por Yale University sugirió que el Sistema Solar favoreció de manera contundente el material formado por calor casi de inmediato. Los investigadores encontraron la primera evidencia geoquímica que muestra que las chondrulas ya estaban siendo incorporadas de manera preferencial en los cuerpos sólidos durante el primer millón de años del Sistema Solar. Hasta ahora, los científicos solo habían podido documentar este tipo de clasificación en objetos que se formaron de 2 a 4 millones de años después de que comenzara el Sistema Solar.

El estudio fue publicado el 18 de septiembre en Nature Astronomy.

El Sistema Solar fue selectivo desde el inicio

"Nuestro trabajo muestra que este proceso de ensamblaje fue notablemente selectivo desde el principio", afirmó Damanveer Grewal, profesor asistente de ciencias de la Tierra y planetarias en la Facultad de Artes y Ciencias de Yale, y primer autor del estudio. "Los primeros cuerpos en el Sistema Solar exterior se construyeron de un 83% a un 92% de chondrulas, con muy poco del polvo rico en volátiles que domina los objetos que se forman más tarde".

Las chondrulas son pequeñas esferas rocosas encontradas dentro de los chondrites, que son algunos de los meteoritos más primitivos preservados en colecciones geológicas. Estas pequeñas estructuras ofrecen a los científicos una conexión física directa con las etapas más tempranas del Sistema Solar.

"Se pueden sostener en la mano y saber que comenzaron como parte de un proceso que comenzó hace miles de millones de años", comentó Grewal. "Es una escala de tiempo difícil de imaginar".

Los científicos han sabido durante mucho tiempo que los chondrites carbonáceos (meteoritos primitivos y rocosos que contienen compuestos orgánicos y agua entre sus minerales de silicato) del Sistema Solar exterior muestran un patrón relacionado con la edad. Ejemplares más antiguos tienden a contener una mayor proporción de chondrulas y menos matrix, mientras que los más jóvenes contienen más del material frío y rico en volátiles.

Ese patrón sugiere que las regiones donde se estaban formando los primeros objetos sólidos, conocidos como planetesimales, ya estaban favoreciendo las chondrulas formadas por calor mientras excluían gran parte del polvo helado.

Buscando evidencia de los primeros millones de años

Confirmar lo que sucedió durante el primer millón de años del Sistema Solar ha sido difícil porque no quedan cuerpos no diferenciados preservados de ese período. Por lo tanto, los científicos carecían de una forma directa de determinar el equilibrio original entre chondrulas y matrix en esos primeros objetos.

Grewal y sus colegas abordaron el problema examinando pistas químicas preservadas en meteoritos de hierro del Sistema Solar exterior.

Los cuerpos progenitores representados por estos meteoritos contenían tanto aluminio-26 radiactivo que eventualmente se fundieron por completo. Ese proceso borró las estructuras físicas que podrían haber revelado lo que esos cuerpos contenían originalmente.

Sin embargo, su química aún preservaba información útil.

Los investigadores identificaron dos trazadores químicos independientes asociados con el matrix. Uno fue el azufre, que está altamente concentrado en el matrix. El otro fue el estado de oxidación del hierro, que puede indicar cuánto hielo de agua y polvo oxidado se había incorporado al cuerpo original.

Los meteoritos revelan un comienzo rico en chondrulas

Utilizando estos dos trazadores, el equipo reconstruyó las composiciones de los antiguos cuerpos progenitores. Calculó que el matrix representaba solo del 8% al 17% de su material original, una proporción menor a la que se ha medido en cualquier chondrite conocido.

Esto significa que el material restante estaba dominado abrumadoramente por chondrulas.

"Ambos trazadores cuentan la misma historia de manera independiente: estos primeros planetesimales eran notablemente pobres en matrix", dijo Grewal. "Esa convergencia es lo que hace que el resultado sea robusto".

Los hallazgos también podrían resolver otro rompecabezas relacionado con el registro de meteoritos. Las chondrulas muy antiguas son sorprendentemente poco comunes hoy en día, a pesar de que parecen haber sido abundantes durante la historia más temprana del Sistema Solar.

Según Grewal, muchas de esas chondrulas antiguas probablemente se incorporaron a la primera generación de planetesimales. Esos cuerpos, posteriormente, se fundieron, destruyendo la evidencia física y haciendo que las chondrulas más antiguas sean mucho más difíciles de encontrar en los meteoritos sobrevivientes.

Reconstruyendo el nacimiento de los cuerpos planetarios

Los resultados indican que el proceso de separación y selección de los ingredientes planetarios comenzó casi tan pronto como se empezaron a formar los cuerpos sólidos. En lugar de mezclar chondrulas y polvo helado de manera uniforme, el joven Sistema Solar favoreció fuertemente las chondrulas en algunos de sus primeros planetesimales.

"Estos pequeños y ubicuos gránulos de roca son los bloques básicos a partir de los cuales se ensamblaron eventualmente los propios planetas", afirmó Grewal. "Y ahora sabemos que ya estaban siendo clasificados e incorporados en la primera generación de cuerpos sólidos desde el principio".

Los coautores del estudio son Zhongtian Zhang de Princeton University y Joanna Drazkowska del Max Planck Institute for Solar System Research en Alemania. La financiación para la investigación provino de Yale University.

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