Siderofilia

04/05/2015 0 comentarios
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El núcleo de la Tierra y de otros planetas como él esconde un tesoro con cantidades incalculables de metales preciosos y otros elementos extremadamente raros.  Los científicos planetarios están aprovechando esta curiosa propiedad para reconstruir la historia de formación de nuestro planeta y medir con precisión la edad de la Luna.

En el centro hirviente y denso de nuestro planeta reside la mayor cantidad de metales preciosos de este rincón del universo. Si los buscadores de oro explotaran el núcleo del planeta y extrajeran de allí todo el metal precioso enterrado en este caldero hirviente, podrían enchapar a la Tierra completa en una reluciente cubierta de 4 metros de espesor de oro. ¡El planeta Bling-Bling!

Pero, ¿cómo es que el oro es tan "abundante" en el centro de la Tierra y tan raro en su superficie? La razón de esta curiosa propiedad es la "Siderofilia".

El Centro de la Tierra contiene suficiente Oro para enchapar al planeta con una capa de 4 metros de espesor (Crédito: Livescience.com)

El centro de la Tierra contiene suficiente oro para enchapar al planeta con una capa de hasta 4 metros de espesor (Crédito: Livescience.com)

La palabra Siderofilia, que dicho sea de paso no existe oficialmente en nuestra lengua  aunque la usan expertos de al menos 3 disciplinas científicas diferentes (curiosamente sí existe en las lenguas hermanas, el portugués y el italiano), tiene 4 acepciones diferentes. La menos popular (y la que da el nombre a este blog) se refiere a la pasión por las estrellas, el amor por conocer y comprender el universo (del latín Sidus, estrella). En la bibliografía médica la siderofilia (o siderosis) es una condición en la que el cuerpo acumula cantidades anormales de hierro (en griego, Sideron). Para los microbiólogos la "siderofilia" se refiere a cierto gusto que tienen algunas bacterias por el mismo hierro, bien sea para crecer en su presencia o para usarlo para fabricar imanes microscópicos (bacterias magnetotácticas).

En química, geofísica y ciencias planetarias, la siderofilia es la empatía química que sienten algunos metales por el hierro y que les permite disolverse fácilmente en cualquier charco caliente de este elemento o en un bloque sólido del mismo. Tal vez algunos de estos elementos siderofilos le sean familiares: oro y platino (¡dinero!); cobalto y níquel (baterías); osmio, rodio, rutenio, renio y paladio (¿Qué?); y por supuesto iridio, el metal que viene de las estrellas.

Cuando la Tierra apenas se estaba formando, millones de toneladas de estos elementos se confundían con cientos de trillones de toneladas de otros elementos más abundantes, el hierro, el oxígeno y el silicio. En tiempos en los que incluso la superficie de nuestro planeta ardía a temperaturas en las que las sustancias más duras se encontraban líquidas como el agua, un océano de magma, posiblemente "rico" en metales preciosos, cubría la superficie de la Tierra embrionaria. Un balde lleno de ese magma, sería suficiente para hacer rico a cualquiera hoy en día.

Así posiblemente lucía la Tierra primordial, no diferenciada; un caldero hirviente, una mezcla de elementos comunes y otos muy raros que hoy están encerrados en el centro de nuestro planeta.

Con el tiempo, sin embargo el hierro y los elementos que simpatizan con él, los elementos siderófilos, cedieron a la gravedad de la Tierra y descendieron hasta el centro del planeta en formación, un proceso que se conoce técnicamente como diferenciación. La diferenciación y la siderofilia explican por qué el corazón de nuestro planeta y el de cuerpos como él, incluyendo algunos asteroides grandes, son ricos en hierro y en todos sus amigos. Otros cuerpos más pequeños, que posiblemente no alcanzaron a calentarse lo suficiente como para diferenciarse, todavía contienen esa mezcla rica en elementos raros que ahora es tan escasa en la superficie de nuestro planeta.

Pero la formación de la Tierra fue todo menos un proceso gradual y tranquilo. Impactos gigantes, que harían ver miserable hasta la más espeluznante historia del Apocalipsis, azotaron la Tierra en sus primeras decenas de millones de años de vida. Con cada impacto llegaron miles de toneladas nuevas de oro, platino e iridio que cubrieron la superficie y el manto de nuestro planeta. Pero la Tierra ya no era la misma del principio. Ahora fría y casi completamente sólida, nuestro joven planeta fue incapaz de enterrar en su centro los elementos recién llegados. Todo el oro contenido en ese anillo o ese collar que lleva puesto llovió literalmente del cielo durante los primeros cientos de millones de años de historia de la Tierra.

Interesante la historia, pero ¿cómo puede este proceso ayudarnos a conocer la fecha de formación de nuestro planeta o la de la Luna?

Es prácticamente un hecho que la Luna es hija de la Tierra primitiva y un protoplaneta más pequeño que la golpeó con violencia en algún momento entre los 40 y los 150 millones de años después de que comenzara la formación del sistema solar. La violencia de este impacto barrió posiblemente el gas que la Tierra había acumulado de la nube primordial, la versión cero de nuestra atmósfera, y seguramente fundió completamente las capas exteriores del planeta. El oro, el platino, el iridio y los demás elementos siderófilos que se habían acumulado durante millones de años en la superficie y el manto, encontraron en esta una oportunidad perfecta para hundirse con el hierro fundido producto de la colisión.

La formación de la Luna ocurrió después de un enorme impacto que fundió nuevamente la superficie y manto de la Tierra permitiendo que los elementos siderófilos acumulados por millones de años se hundieran al núcleo de Hierro (Crédito: )

La formación de la Luna ocurrió después de un enorme impacto que fundió nuevamente la superficie y manto de la Tierra permitiendo que los elementos siderófilos acumulados durante millones de años se hundieran al núcleo de hierro.

La formación de la Luna, que coincidió entonces con la última gran colisión que sufrió nuestro planeta, habría puesto en cero, otra vez, la cantidad de elementos preciosos disponibles en la superficie y manto de la Tierra.

Ya quisiera la Tierra, sin embargo, que los impactos hubieran parado allí. Nuestro planeta siguió siendo golpeado después de eso aunque ahora por cuerpos mucho más pequeños. Estos cuerpos trajeron consigo nuevos elementos siderofilos, justamente aquellos que sacamos hoy de las minas y que adornan nuestras joyas.

Si el impacto que formó la Luna ocurrió temprano, cuando todavía una cantidad considerable de objetos vagaban por el sistema solar amenazando los planetas ya formados, la cantidad de elementos siderofilos en la corteza de la Tierra sería alta. Todos ellos habrían llegado en plena "hora pico". Por otro lado, si la formación de la Luna hubiera ocurrido relativamente tarde, el "tráfico" interplanetario sería mucho menor y la cantidad de estos raros elementos sería muy baja.

Un análisis juicioso realizado en 2014 ha revelado por fin la respuesta esperada: la formación de la Luna ocurrió relativamente tarde, cuando el número de impactos había disminuido bastante. La fecha exacta no se sabe todavía, pero es seguro que no ocurrió antes de los primeros 60 millones de años ni después de los 120 millones. Lo más pobable que haya ocurrido 92 millones de años después de la formación del sistema solar.

¿Qué habría pasado si el impacto que formó la Luna hubiese ocurrido más temprano, digamos 50 en lugar de 100 millones de años? Las simulaciones han mostrado que la cantidad de oro, rutenio o platino serían posiblemente 10 veces mayores. Con ello tal vez su valor no sería tan grande y los humanos nos habríamos evitado un par de guerras.

Cantidad de materia acumulada por impactos en planetas como la Tierra antes de un determinado instante después del inicio de la acreción (eje horizontal).  La cantidad de masa proveniente de otros cuepos decrece de forma paulatina con el tiempo lo que permite determinar el tiempo del último gran impacto que modificó la concentración de elementos siderófilos (Tomado de: Jacobson et al., 2014).

Para saber más: