¿Se equivocaron los científicos en el planeta Mercurio? ¡Su gran núcleo de hierro podría deberse al magnetismo!

Una nueva investigación muestra que el campo magnético del sol atrajo hierro al centro de nuestro sistema solar durante la formación de planetas. Esto explica por qué Mercurio, que está más cerca del sol, tiene un núcleo de hierro más grande y denso que sus capas externas que otros planetas rocosos como la Tierra y Marte. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

Una nueva investigación de la Universidad de Maryland muestra que la proximidad al campo magnético del sol determina la composición interna de un planeta.

Un nuevo estudio desafía la hipótesis predominante de por qué Mercurio tiene un núcleo grande en relación con su manto (la capa entre el núcleo de un planeta y la corteza). Durante décadas, los científicos han argumentado que las colisiones de golpe y fuga con otros cuerpos durante la formación de nuestro sistema solar borraron gran parte del manto rocoso de Mercurio y dejaron el gran y denso núcleo de metal en su interior. Pero una nueva investigación revela que las colisiones no son las culpables, sino el magnetismo del sol.

William McDonough, profesor de geología en la Universidad de Maryland, y Takashi Yoshizaki de la Universidad de Tohoku han desarrollado un modelo que muestra que la densidad, la masa y el contenido de hierro del núcleo de un planeta rocoso se ven afectados por su distancia del campo magnético. Del sol. El documento que describe el modelo fue publicado el 2 de julio de 2021 en la revista Avances en ciencias terrestres y planetarias.

«Los cuatro planetas interiores de nuestro sistema solar, Mercurio, Venus, Tierra y Marte, están formados por diferentes proporciones de metal y roca», dijo McDonough. “Hay un gradiente en el que el contenido de metal en el núcleo disminuye a medida que los planetas se alejan del sol. Nuestro artículo explica cómo sucedió esto al mostrar que la distribución de materias primas en el sistema solar en formación inicial estaba controlada por el campo magnético del sol ”.

McDonough había desarrollado previamente un modelo para la composición de la Tierra comúnmente utilizado por científicos planetarios para determinar la composición de exoplanetas. (Su artículo histórico sobre este trabajo ha sido citado más de 8.000 veces).

El nuevo modelo de McDonough muestra que durante la formación temprana de nuestro sistema solar, cuando el joven sol estaba rodeado por una nube arremolinada de polvo y gas, los granos de hierro fueron atraídos hacia el centro por el campo magnético solar. A medida que los planetas comenzaron a formarse a partir de cúmulos de ese polvo y gas, los planetas más cercanos al sol incorporaron más hierro en sus núcleos que los más alejados.

Los investigadores encontraron que la densidad y la proporción de hierro en el núcleo de un planeta rocoso se correlaciona con la fuerza del campo magnético alrededor del sol durante la formación planetaria. Su nuevo estudio sugiere que el magnetismo debería considerarse en los intentos futuros de describir la composición de los planetas rocosos, incluidos los que están fuera de nuestro sistema solar.

La composición del núcleo de un planeta es importante por su potencial de sustentar la vida. En la Tierra, por ejemplo, un núcleo de hierro fundido crea una magnetosfera que protege al planeta de los rayos cósmicos cancerosos. El núcleo también contiene la mayor parte del fósforo del planeta, que es un nutriente importante para sustentar la vida basada en el carbono.

Utilizando modelos existentes de formación planetaria, McDonough determinó la velocidad a la que el gas y el polvo se introdujeron en el centro de nuestro sistema solar durante su formación. Tomó en cuenta el campo magnético que habría generado el sol cuando estalló y calculó cómo ese campo magnético atraería hierro a través de la nube de polvo y gas.

Cuando el primer sistema solar comenzó a enfriarse, el polvo y el gas que no habían sido atraídos por el sol comenzaron a acumularse. Los grupos más cercanos al sol habrían estado expuestos a un campo magnético más fuerte y, por lo tanto, contendrían más hierro que los más alejados del sol. A medida que los bultos se unieron y se enfriaron en planetas en rotación, las fuerzas gravitacionales atrajeron hierro hacia su núcleo.

Cuando McDonough incorporó este modelo en los cálculos de formación planetaria, reveló un gradiente en el contenido y la densidad de los metales que coincide perfectamente con lo que los científicos saben sobre los planetas de nuestro sistema solar. Mercurio tiene un núcleo metálico que constituye aproximadamente las tres cuartas partes de su masa. Los núcleos de la Tierra y Venus son solo alrededor de un tercio de su masa, y Marte, el más externo de los planetas rocosos, tiene un núcleo pequeño que es solo aproximadamente una cuarta parte de su masa.

Esta nueva comprensión del papel que juega el magnetismo en la formación planetaria crea un nudo en el estudio de los exoplanetas, porque actualmente no existe un método para determinar las propiedades magnéticas de una estrella a partir de las observaciones de la Tierra. Los científicos deducen la composición de un exoplaneta basándose en el espectro de luz que irradia su sol. Los diferentes elementos de una estrella emiten radiación en diferentes longitudes de onda, por lo que la medición de esas longitudes de onda revela de qué está hecha la estrella y, presumiblemente, los planetas que la rodean.

«Ya no se puede simplemente decir: ‘Oh, la composición de una estrella es así, por lo que los planetas que la rodean deben verse así'», dijo McDonough. «Ahora tienes que decir: ‘Cada planeta podría tener más o menos hierro según las propiedades magnéticas de la estrella en el primer crecimiento del sistema solar'».

Los próximos pasos en este trabajo serán que los científicos encuentren otro sistema planetario como el nuestro, uno con planetas rocosos esparcidos a grandes distancias de su sol central. Si la densidad de los planetas disminuye cuando irradian desde el sol como lo hace en nuestro sistema solar, los investigadores podrían confirmar esta nueva teoría e inferir que un campo magnético influyó en la formación planetaria.

Referencia: «Composiciones de planetas terrestres controladas por el campo magnético del disco de acreción» por William F. McDonough y Takashi Yoshizaki, 2 de julio de 2021, Avances en ciencias terrestres y planetarias.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4