Una capa de hierro y otros elementos oculta en las profundidades de la tierra es la evidencia que los científicos han estado buscando durante mucho tiempo para apoyar la hipótesis de que la Luna se formó por la colisión de un objeto planetario contra la joven Tierra hace unos 4.500 millones de años, según sostiene un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad Johns Hopkins y apoyada por la National Science Foundation.
El documento, publicado en la revista Nature Geoscience, ha utilizado simulaciones en laboratorio de un impacto con la Tierra como prueba de que una capa estratificada presente bajo el manto rocoso (que aparece en los datos sísmicos) fue creada cuando la Tierra fue golpeada por un objeto más pequeño. Los autores argumentan que este fue el mismo impacto que expulsó una gran masa de escombros a toda velocidad hacia el espacio, creando así la luna.
«Nuestros experimentos aportan pruebas adicionales a favor de la hipótesis del impacto gigante», dijo Maylis Landeau, autora principal del artículo y miembro post-doctoral en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de Johns Hopkins cuando se llevaron a cabo los experimentos. «Demuestran que el escenario del impacto gigante también explica la estratificación que se infiere de la sismología en la parte superior del actual núcleo de la Tierra. Este resultado liga la estructura actual del núcleo de la Tierra a su formación».
Peter Olson, profesor de investigación en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias, dijo que la idea del gran impacto para la formación de la Luna es la hipótesis científica más prevalente sobre cómo se formó el satélite de la Tierra, pero aun así se considera no probada ya que no ha habido ninguna evidencia que se pudiera considerar como la pista decisiva.
«Estamos diciendo que esta capa estratificada podría ser la pista decisiva», dijo Olson. «Sus propiedades son consistentes con [la idea de] que sea un vestigio de ese impacto».
Su argumento se basa en la evidencia sísmica de la composición de la capa estratificada, que se cree tiene más de 300 kilómetros de espesor y se encuentra a casi 3.000 kilómetros bajo la superficie de la Tierra, y en experimentos de laboratorio que simulan la turbulencia del impacto. Se cree que la turbulencia en particular puede explicar la estratificación (haciendo que sea una mezcla de materiales en capas en lugar de una composición homogénea) en la parte superior del núcleo.
Se cree que la capa estratificada consiste en una mezcla de hierro y elementos más ligeros, incluyendo oxígeno, azufre y silicio. La comprensión acerca de la propia existencia de esta capa se ha realizado a partir de imágenes sísmicas, ya que se encuentra demasiado profunda para tomar muestras directamente. El estudio de esta formación no es del todo diferente al de estas dos gigantescas estructuras que os presentamos no hace mucho aquí.
Hasta ahora, la mayoría de las simulaciones del impacto se habían hecho de forma numérica, y no habían representado las turbulencias del impacto, dijo Olson. Asimismo, añadió que la turbulencia es difícil de simular matemáticamente y hasta la fecha ningún modelo informático ha logrado hacerlo con éxito.
Los investigadores en este experimento simularon el impacto usando líquidos que representaban de forma aproximada la mezcla turbulenta de los materiales que se habría producido cuando el objeto planetario colisionó cuando la Tierra estaba prácticamente formada por completo, lo que los científicos llaman “la proto-Tierra».
Olson explico que los experimentos se basaban en el principio de la «similitud dinámica.» En este caso, implica una manera de hacer comparaciones fiables de flujos de fluidos sin replicar la escala, los materiales y la fuerza del impacto con la Tierra original, lo cual sería imposible. En lugar de ello, el experimento se diseñó para simular las relaciones clave de las fuerzas actuando entre sí para producir la turbulencia de un impacto que pudiera dejar atrás una mezcla de capas de material.
Los investigadores llevaron a cabo más de 60 experimentos en los que alrededor de 100 mililitros de soluciones salinas o etanol que representaban el proyectil planetario que golpeó la Tierra se dejaban caer en un tanque rectangular que sostenía unos seis litros de fluido que representa la Tierra primitiva. El tanque contenía una combinación de fluidos en capas sin mezclar: aceite flotando en la parte superior para representar el manto de la Tierra y agua por debajo, que representaba el núcleo terrestre.
El análisis del impacto mostró que una mezcla de materiales fue dejada atrás en cantidades variables, y también que la distribución de la mezcla dependía del tamaño y la densidad del proyectil que había golpeado la «tierra». Cuanto mayor era el proyectil, más probable era que el todo el núcleo de la Tierra, y no sólo una capa, fuera una mezcla de material. Los autores apuestan por un proyectil de tamaño más pequeño, quizás más pequeña o igual en tamaño a Marte, es decir, un poco más de la mitad del tamaño de la Tierra.
