Los científicos analizan cómo llegaron a la Tierra los elementos básicos de la vida a través de asteroides primitivos

Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Cambridge y el Imperial College de Londres ha utilizado las firmas isotópicas de zinc en meteoritos para rastrear las fuentes de estos volátiles críticos, lo que proporciona información sobre cómo llegaron a la Tierra los componentes básicos de la vida.

Los volátiles son compuestos o elementos que se transforman fácilmente en vapor a bajas temperaturas, como el agua y los seis elementos clave que se encuentran en los organismos vivos. Este estudio se centra en cómo el zinc, uno de estos elementos volátiles, que se encuentra en los meteoritos, puede utilizarse como marcador para determinar el origen de los volátiles de la Tierra. El zinc tiene firmas isotópicas exclusivas de diferentes regiones del sistema solar, lo que permite a los investigadores rastrear el material hasta su origen.

El estudio, publicado en 'Science Advances', se basa en trabajos previos del mismo equipo, que descubrieron que el zinc de la Tierra se originó en dos áreas distintas: aproximadamente la mitad provenía de regiones más allá de Júpiter y el resto de materiales más cercanos a la Tierra. Estos hallazgos fueron cruciales para comprender cómo la Tierra, un planeta rocoso, llegó a albergar los elementos necesarios para la vida.

El papel de los planetesimales

La Dra. Rayssa Martins, autora principal e investigadora del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge, explicó: "Una de las preguntas más fundamentales sobre el origen de la vida es de dónde provienen los materiales que necesitamos para que la vida evolucione. Si podemos entender cómo llegaron estos materiales a la Tierra, podríamos descubrir pistas sobre cómo pudo surgir la vida en otros lugares".

Los planetesimales, los cuerpos pequeños a partir de los cuales se formaron planetas como la Tierra, fueron fundamentales para esta investigación. Estos cuerpos se forman mediante un proceso llamado acreción, en el que las partículas que orbitan alrededor de una estrella joven se adhieren entre sí para formar objetos cada vez más grandes. Sin embargo, la composición y la historia de estos planetesimales varían ampliamente.

Los primeros planetesimales que se formaron en presencia de isótopos radiactivos experimentaron una intensa fusión, lo que hizo que perdieran una parte importante de sus elementos volátiles. En cambio, los que se formaron tras el cese de la desintegración radiactiva pudieron conservar su contenido volátil. Esta diferencia creó dos categorías distintas de planetesimales: los que se fundieron y perdieron sus componentes volátiles y los que conservaron estos compuestos críticos.

Martins y su equipo examinaron una amplia gama de meteoritos derivados de diferentes tipos de planetesimales para reconstruir la historia de acreción de la Tierra. Su análisis reveló que, si bien los planetesimales que se derritieron contribuyeron aproximadamente con el 70 % de la masa total de la Tierra, sólo proporcionaron alrededor del 10 % del zinc de la Tierra. El zinc restante, y presumiblemente otros volátiles, provenían de planetesimales primitivos no fundidos que no habían perdido su contenido volátil.

"Sabemos que la distancia de un planeta a su estrella es crucial para mantener el agua líquida", continuó Martins. "Pero nuestros hallazgos sugieren que incluso si un planeta está a la distancia adecuada de su estrella, es posible que no siempre tenga los materiales adecuados para albergar agua y otros elementos volátiles en primer lugar".

Según los investigadores, estos materiales primitivos fueron esenciales para crear las condiciones necesarias para la vida, en particular porque los planetesimales fundidos estaban empobrecidos en elementos volátiles como agua, carbono, nitrógeno y azufre.

Implicaciones para la búsqueda de vida más allá de la Tierra

Comprender los procesos que trajeron a la Tierra los elementos volátiles esenciales para la vida tiene profundas implicaciones para la astrobiología. La capacidad de rastrear el zinc y otros elementos a lo largo de miles de millones de años de evolución planetaria podría convertirse en una herramienta fundamental en la búsqueda de planetas habitables. Al identificar procesos similares en otros sistemas planetarios jóvenes, los científicos podrían predecir mejor qué planetas tienen más probabilidades de albergar vida.

"Es probable que se den condiciones y procesos similares en otros sistemas planetarios jóvenes", comentó Martins. "El papel que desempeñan estos diferentes materiales en el suministro de sustancias volátiles es algo que deberíamos tener en cuenta cuando busquemos planetas habitables en otros lugares, especialmente más allá de nuestro Sistema Solar".

Como se detalla en su artículo, los investigadores utilizaron modelos sofisticados para simular el proceso de acreción de la Tierra a lo largo de decenas de millones de años. Al combinar estos modelos con sus nuevos datos sobre los isótopos de cinc, pudieron estimar cómo los diferentes tipos de planetesimales contribuyeron al inventario final de volátiles de la Tierra.

El estudio destaca que, aunque un planeta puede estar en la "zona habitable" de su estrella, garantizar la mezcla adecuada de materiales, en particular de elementos volátiles, es otro factor crucial para el posible surgimiento de vida.

Implicaciones astrobiológicas

La investigación también tiene implicaciones más amplias para comprender cómo los cuerpos planetarios fuera de nuestro sistema solar pueden desarrollar condiciones habitables. En nuestro propio sistema, la presencia de volátiles en la Tierra probablemente dependió de un delicado equilibrio entre los primeros planetesimales formados que perdieron sus volátiles y el material primitivo acumulado posteriormente que los retuvo.

"Ya sea que estemos observando Marte, lunas heladas o exoplanetas en otros sistemas solares, esta capacidad de rastrear fuentes volátiles a lo largo de escalas de tiempo tan vastas podría resultar esencial en nuestra búsqueda de vida más allá de la Tierra", dijo Martins.

Referencia

Rayssa Martins et al, Primitive asteroids as a major source of terrestrial volátiles. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.ado4121