Artículo traducido de MIT. Autor: Jennifer Chu.
Hace unos 4600 millones de años, el Universo era un desastre de gas y escombros. Pequeñas partículas de gas y polvo se agrupan en meteoroides masivos más grandes, que a su vez colapsan para formar planetas. Los científicos creen que poco después de su formación, estos planetas y, en particular, Mercurio, eran esferas ardientes de materia fundida, que se han estado derritiendo durante miles de años.
Ahora, geólogos ajenos al MIT han rastreado parte de la historia de los arrecifes de Mercurio y han descubierto que hace entre 4200 y 3700 millones de años, justo después de que se formara el planeta, sus temperaturas interiores alcanzaron los 240 grados centígrados.
También determinaron, basándose en estos taxones de liberación rápida y la composición de dos depósitos de lava en la superficie de Mercurio, que el planeta probablemente tiene la composición de condrita enstatita, un tipo de meteorito extremadamente raro aquí en la Tierra.
Timothy Grove, profesor de geología en el Departamento de Ciencias Planetarias, Atmosféricas y de la Tierra del MIT, dice que la nueva información sobre el pasado de Mercurio es interesante para rastrear la formación temprana de la Tierra.
“Aquí estamos hoy, con 4.500 millones de años de evolución planetaria, y la cabellera de la Tierra tiene un interior tan dinámico, por el agua que hemos conservado en el planeta, [o vulcanismo] simplemente cierra tu pasado”, dice Grove. «En planetas como Mercurio, o vulcanismo temprano y mucho más dramático, y [desde que] ellos esfriaram no tuvieron procesos volcánicos posteriores para terminar como el comienzo de la historia. Es el primer lugar donde realmente tenemos una estimación de qué tan rápido o hacia adentro se estaba enfriando al principio de la historia de un planeta».
Grove y sus colegas, incluidos investigadores de la Universidad de Hannover, Alemania; de la Universidad de Lieja, Bélgica; y la Universidad de Bayreuth, Alemania, publicarán sus resultados en Letras de Ciencias Planetarias y de la Tierra.
Composiciones en cráteres
Para el análisis, el equipo utilizó datos recopilados por la sonda MESSENGER de la NASA. La sonda Mercury Surface, Space ENvironment, GEOchemistry, and Ranging (MESSENGER) orbitó Mercurio entre 2011 y 2015 y recopiló mediciones de la composición química del planeta durante cada sobrevuelo. Durante su misión, MESSENGER produjo imágenes que revelaron depósitos de lava de varios kilómetros de espesor que cubrían toda la superficie del planeta.
Un espectrómetro de rayos X a bordo de la nave espacial midió la radiación de rayos X de la superficie del planeta, producida por estallidos solares no solares, para determinar la composición química de más de 5.800 depósitos de lava en la superficie de Mercurio.
El coautor de Grove, Olivier Namur, de la Universidad de Hannover, recalculó las composiciones superficiales de las 5.800 ubicaciones y correlacionó cada composición con el tipo de terreno en el que se encontró, las regiones con muchos cráteres y las que han sido menos impactadas. . La densidad de cráteres en un área puede decir mucho sobre la naturaleza de esa área: cuantos más cráteres hay, más antigua es la superficie y viceversa. Los investigadores pudieron correlacionar la composición de la lava de Mercurio con la edad y descubrieron que los depósitos más antiguos, de alrededor de 4200 millones de años, contenían elementos muy diferentes, dos depósitos más jóvenes, que se estimaron en 3700 millones de años.
«Es cierto para todos los planetas que diferentes terrenos tienen diferentes composiciones químicas, porque las cosas cambian dentro del planeta», explica Grove. «¿Por qué son tan diferentes? Eso es lo que estamos tratando de averiguar. »
Una roca rara, distancia estándar de 10 desvíos.
Para responder a esta pregunta, Grove intentó rehacer o rastrear un depósito de lava desde el momento en que se derritió dentro del planeta hasta su erupción en la superficie de Mercurio.
Para ello, comenzaron recreando depósitos de lava de Mercurio en el laboratorio. De los 5.800 puntos de dados de composición de MESSENGER, Grove seleccionó dos extremos: uno que representa los depósitos de lava más antiguos y el otro los depósitos más nuevos. Su equipo convierte las proporciones de los elementos de dos depósitos de lava en los bloques de construcción químicos que forman la roca, luego siguen esta receta para cultivar rocas sintéticas que representen cada depósito de lava.
El equipo fundió las rocas sintéticas en un horno para simular cuándo los depósitos eran lava y aún no se solidificaban. A continuación, los investigadores medirán la temperatura en la prensa del horno, simulando la erupción de lava desde el fondo del planeta hacia la superficie, en sentido contrario.
A lo largo de estos experimentos me he unido para obtener pequeños cristales que se forman en cada muestra derretida, o que representan o señalan dónde la muestra pasa de lava a roca. Esto representa la fase en la que el núcleo rocoso sólido del planeta comienza a derretirse, creando material fundido que gira alrededor del manto de Mercurio antes de salir a la superficie.
El equipo encontró una disparidad sorprendente en las dos muestras: la roca más antigua se derritió a la mayor profundidad del planeta, 360 km, y a temperaturas más altas, 1650 grados centígrados, mientras que la roca más joven se derritió a poca profundidad, 160 km, a 1410 grados centígrados. Los experimentos indican que el interior del planeta se enfrió considerablemente, en más de 240 grados centígrados, hace entre 4.200 y 3.700 millones de años, geológicamente, en un breve período de 500.000 años.
«Mercurio ve un gran cambio de temperatura durante un período de tiempo relativamente corto, o registra un proceso de fusión realmente sorprendente», dice Grove.
Los investigadores determinarán la composición química de dos pequeños cristales que se formarán en cada muestra, con el fin de identificar el material original que podría convertirse en abono o dentro de Mercurio antes de derretirse y romperse en la superficie. Descubrieron que la coincidencia más cercana era la condrita enstatita, una forma extremadamente rara de meteorito, solo alrededor del 2% de los dos meteoritos que caen en Terra são de este tipo.
«Ahora sabemos que algo así como la condrita enstatita fue el material de partida de Mercurio o es sorprendente porque tiene unas 10 desviaciones estándar de todas las demás condritas», dice Grove.
Grove advierte que los resultados del grupo no son aptos para piedra y que Mercurio podría haber sido una acumulación de otro tipo de material. Para averiguarlo, necesitaría una muestra real de la superficie del planeta.
«Lo siguiente que realmente nos ayudará a avanzar en nuestra comprensión de Mercurio es un meteorito que podamos estudiar», dice Grove. «Isso sería genial».
Esta investigación fue financiada, en parte, por la NASA.