03 Nov Encuentran restos de Theia en el interior de la Tierra

Un nuevo estudio, dirigido por investigadores del Caltech, propone que las dos grandes regiones de material inusual que se encuentran en las profundidades de la Tierra, son los restos de Theia, un antiguo planeta que chocó violentamente contra la Tierra hace miles de millones de años en un gigantesco impacto que originó la formación de la Luna.

En la década de 1980, los geofísicos hicieron un descubrimiento sorprendente: se encontraron dos grandes regiones de material inusual del tamaño de un continente en profundidades cercanas al centro de la Tierra, una debajo del continente africano y otra debajo del Océano Pacífico.

Cada una de estas regiones es dos veces más grande que la Luna y probablemente estén compuestas de elementos en proporciones diferentes a las del manto que las rodea.

¿De dónde proceden entonces estas extrañas estructuras, formalmente conocidas como «grandes provincias de baja velocidad» (LLVP)?

Theia en el origen de la Luna

El estudio también propone una respuesta a otro misterio de la ciencia planetaria. Los investigadores han planteado durante mucho tiempo la hipótesis de que la Luna se formó a raíz de un impacto gigantesco entre la Tierra y un planeta más pequeño llamado Theia.

Pero nunca se ha encontrado ningún rastro de Theia en el cinturón de asteroides o en los meteoritos.

Este nuevo estudio propone que la mayor parte de Theia fue absorbida por la Tierra primitiva, formando los LLVP, mientras que los residuos del impacto se fusionaron entre sí para formar la Luna.

El estudio fue dirigido por Qian Yuan (geofísico e investigador postdoctoral) en los laboratorios de Paul Asimow (profesor de Geología y Geoquímica), y de Michael Gurnis (profesor de geofísica y director del Laboratorio Sismológico y de la Academia Schmidt de Ingeniería de Software, ambos del Caltech).

Ondas sísmicas y LLVP

Los científicos descubrieron por primera vez los LLVP al medir la velocidad de las ondas sísmicas que viajan a través de la Tierra.

Las ondas sísmicas viajan a diferentes velocidades, según van atravesando diferentes materiales en el interior de la Tierra. Así, en la década de los 80 surgieron los primeros indicios de variaciones tridimensionales a gran escala en las profundidades de la Tierra.

En el manto más profundo, el patrón de ondas sísmicas está dominado por las señales de dos grandes estructuras cercanas al núcleo de la Tierra, que los investigadores creen que poseen un nivel inusualmente alto de hierro.

Este alto contenido en hierro explica que estas regiones sean más densas que sus alrededores, lo que hace que las ondas sísmicas que las atraviesan se ralenticen, y por eso se denominan «grandes provincias de baja velocidad» (LLVP).

Momento Eureka

Qian Yuan, geofísico de formación, asistía a un seminario sobre la formación de planetas impartido por Mikhail Zolotov, profesor de la Universidad Estatal de Arizona, en 2019.

Zolotov presentó la hipótesis del impacto gigantesco, mientras que Qian Yuan señaló que la Luna es relativamente rica en hierro. Entonces, Zolotov añadió que no se había encontrado ningún rastro del objeto impactador que debió haber chocado contra la Tierra.

«Justo después de que Mikhail dijera que nadie sabe dónde está ahora el impactador, tuve un ‘momento eureka’ y me di cuenta de que el impactador rico en hierro podría haberse transformado en estructuras del manto», dijo Qian Yuan.

Qian Yuan ha trabajado con colaboradores multidisciplinarios para simular diferentes escenarios sobre la composición química de Theia y su colisión con la Tierra. Estas simulaciones confirman que la física de la colisión podría haber llevado a la formación tanto de los LLVP como de la Luna.

Parte del manto de Theia podría haberse incorporado al de la Tierra, donde finalmente se aglomeró y cristalizó para formar las dos regiones diferenciadas detectables hoy, en el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra. Otros restos de la colisión se mezclaron para formar la Luna.

Dos regiones diferenciadas sin mezclar

Teniendo en cuenta la violencia del impacto, ¿por qué el material de Theia se aglomeró en dos regiones diferenciadas en lugar de mezclarse con el resto del planeta en formación?

Las simulaciones de los investigadores muestran que gran parte de la energía del impacto de Theia se distribuyó por la mitad superior del manto, dejando el manto inferior de la Tierra más frío de lo que estimaban modelos de impacto anteriores de menor resolución.

Debido a que el manto inferior no se derritió totalmente por el impacto, las estructuras de material rico en hierro de Theia permanecieron prácticamente intactas, mientras se deslizaban hacia la base del manto, como hacen las masas de cera de parafina de colores en una lámpara de lava cuando la apagamos.

Si el manto inferior hubiera estado más caliente (es decir, si hubiera recibido más energía del impacto), se habría mezclado mejor con el material rico en hierro, como cuando se remueven pinturas de distintos colores en un mismo bote.

Próximos pasos

El próximo paso es examinar cómo la presencia temprana del material heterogéneo de Theia en las profundidades de la Tierra puede haber influido en procesos internos de nuestro planeta, como la tectónica de placas.

«Una consecuencia lógica de la idea de que los LLVP son restos de Theia es que son muy antiguos», dijo Asimow. «Por lo tanto, tiene sentido investigar a continuación qué consecuencias tuvieron para la evolución de la Tierra primitiva»

«Como, por ejemplo, en el comienzo de la subducción, antes de que las condiciones fueran adecuadas para la moderna tectónica de placas, en la formación de los primeros continentes y en el origen de los más antiguos minerales terrestres».

Fuente: The Remains of an Ancient Planet Lie Deep Within Earth