Bajo nuestros pies, a muchos kilómetros de profundidad yacen los fragmentos de un planeta que fue destrozado al colisionar con la Tierra.
Científicos han estado de acuerdo durante mucho tiempo en que la Luna se formó cuando un protoplaneta, llamado Theia, golpeó a la joven Tierra hace unos 4.500 millones de años. Ahora, un equipo de científicos tiene una nueva propuesta provocativa: los restos de Theia se pueden encontrar en dos capas de roca del tamaño de un continente enterradas profundamente en el manto de la Tierra.
Durante décadas, los sismólogos han estado intrigados por estas dos capas, que se encuentran debajo de África Occidental y el Océano Pacífico y sobre el núcleo. Poseería hasta 1.000 kilómetros de altura y varias veces más de ancho, «son la cosa más grande en el manto de la Tierra», dice Qian Yuan, un Ph.D. estudiante de geodinámica en la Arizona State University (ASU), en Tempe.
Restos de un mundo alienígena
Un indicativo de su existencia es que las ondas sísmicas de los terremotos disminuyen abruptamente cuando atraviesan las capas, lo que sugiere que son más densas y químicamente diferentes de la roca del manto circundante.
Representación artística de una colisión planetaria. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Las large low-shear velocity provinces (LLSVP), como las llaman los sismólogos, simplemente podrían haberse cristalizado en las profundidades del océano de magma primordial de la Tierra. O podrían ser charcos densos de roca del manto primitivo que sobrevivieron al trauma del impacto de la formación de la Luna. Pero basándose en nuevas pruebas y modelos isotópicos, Yuan cree que los LLSVP son las entrañas del propio impactador alienígena. «Esta loca idea es al menos posible», dice Yuan, quien presentó la hipótesis la semana pasada en la Lunar and Planetary Science Conference.
La idea ha estado dando vueltas por los pasillos de los laboratorios y las salas de conferencias durante años. Pero Edward Garnero, un sismólogo de ASU Tempe que no participó en el trabajo, dice que es la primera vez que alguien reúne múltiples líneas de evidencia y presenta un caso serio a su favor.
Garnero dijo:
“Creo que es completamente viable hasta que alguien me dice que no lo es”.
Theia, tan grande como la Tierra
La evidencia de Islandia y Samoa sugiere que los LLSVP han existido desde el momento del impacto de la formación de la Luna, dice Sujoy Mukhopadhyay, geoquímico de la University of California (UC), Davis, quien considera plausible la idea de Yuan pero está abierto a otras explicaciones. Las imágenes sísmicas han rastreado columnas de magma que alimentan a los volcanes en ambas islas hasta los LLSVP. Durante la última década, Mukhopadhyay y otros han descubierto que las lavas en las islas contienen un registro isotópico de elementos radiactivos que se formaron solo durante los primeros 100 millones de años de la historia de la Tierra.
Theia, quizás tan grande como la proto-Tierra, habría entregado sus rocas más densas al interior del planeta. Crédito: Hagai Perets
Además, una nueva imagen del impactador que forma la Luna sugiere que podría haber entregado una carga de roca densa en las profundidades de la Tierra. La teoría del impacto se desarrolló en la década de 1970 para explicar por qué la Luna está seca y no tiene mucho núcleo de hierro: en un impacto cataclísmico, los volátiles como el agua se habrían vaporizado y escapado, mientras que un anillo de rocas menos densas se habría arrojado en la colisión eventualmente se habría fusionado en la Luna. La teoría invocaba un impactador del tamaño de Marte o, en variantes recientes, mucho más pequeño. Pero un trabajo reciente del coautor de Yuan, el astrofísico de ASU Tempe, Steven Desch, sugiere que Theia era casi tan grande como la Tierra.
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En estudios de las rocas de la Luna obtenidas por las misiones Apolo, Desch y sus colegas midieron las proporciones de hidrógeno a deuterio, un isótopo de hidrógeno más pesado. Hallaron que el hidrógeno ligero era mucho más abundante en algunas de las muestras de la Luna que en las rocas de la Tierra. Para capturar y retener tanto hidrógeno ligero, Theia debe haber sido enorme, propusieron en un estudio de 2019 en Geochemistry. También debe haber estado bastante seco, ya que cualquier evidencia agua, que se enriquece naturalmente en hidrógeno pesado durante su formación en el espacio interestelar, habría elevado los niveles generales de deuterio. Un protoplaneta tan seco y grande se habría separado en capas con un núcleo empobrecido en hierro y un manto rico en hierro, dice Desch, entre un 2% y un 3.5% más denso que la Tierra actual.
Fusión con la Tierra
Incluso antes de que Yuan se enterara de las estimaciones de densidad de Desch, estaba modelando el destino de Theia. Su modelo sugiere que después de la colisión, el núcleo de Theia se habría fusionado rápidamente con el de la Tierra. También investigó el destino del manto de Theia, variando el tamaño y la densidad de Theia para ver qué condiciones habrían permitido que el material persistiera, en lugar de mezclarse y hundirse hasta la base del manto.
El LLSVP africano. Crédito: Ward et al., Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2020
Las simulaciones mostraron consistentemente que las rocas del manto de 1.5% a 3.5% más densas que las de la Tierra sobrevivirían y terminarían como pilas cerca del núcleo. El resultado se alineó perfectamente con la evidencia de deuterio de Desch. «Es este punto óptimo para la densidad», dice Desch.
Un planeta Theia tan grande como la Tierra también explicaría la escala de los LLSVP, que juntos contienen seis veces más masa que la Luna. Si son extraterrestres, dice Yuan, solo un impactador tan grande como Theia podría haberlos liberado.
Sin embargo, existen muchas advertencias, incluida la evidencia difusa de los propios LLSVP. Su estructura en forma de pila podría ser simplemente una ilusión creada por modelos del interior que se basan en ondas sísmicas de baja frecuencia, que difuminan pequeñas diferencias, sugirieron Barbara Romanowicz, sismóloga de UC Berkeley, y Anne Davaille, geofísica de la Paris-Saclay University, en un estudio en Tectonics el año pasado. En lugar de alcanzar los 1000 kilómetros, las pilas pueden elevarse solo unos pocos cientos de kilómetros antes de romperse en columnas ramificadas. «Puede que tengan agujeros», dice Romanowicz. «Pueden ser un haz de tubos».
Buscando respuestas
Desch dice que el equipo podría probar su idea buscando similitudes geoquímicas entre las lavas de la isla y las rocas del manto de la Luna. Ninguna de las muestras de Apolo capturó el manto inalterado, que es una de las razones por las que los científicos quieren muestras del cráter de impacto más grande de la Luna, en su polo sur, donde se pueden exhumar esas rocas. Tanto la NASA como China están planeando misiones robóticas al polo sur esta década, y es un sitio candidato líder para el regreso de astronautas de la NASA a la Luna.
Si los restos de Theia se encuentran profundamente en el manto de la Tierra, es posible que no estén solos. Los sismólogos están viendo cada vez más pequeñas bolsas de material ultradensas en el manto profundo, de solo unos pocos cientos de kilómetros de ancho, a menudo cerca de los bordes de los LLSVP. Tal vez sean los restos hundidos de núcleos ricos en hierro de otros planetas en miniatura que golpearon la Tierra primitiva, dice Jennifer Jenkins, una sismóloga en la Durham University. Theia, de hecho, podría ser solo una tumba en un cementerio planetario.
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