Científicos reconstruyeron con un detalle sin precedentes la historia de un grano de polvo que se formó durante el nacimiento del sistema solar hace más de 4.500 millones de años. Los hallazgos del estudio dirigido por la Universidad de Arizona proporcionan información sobre los procesos fundamentales que subyacen a la formación de sistemas planetarios, muchos de los cuales aún están envueltos en un misterio.
Para el estudio, el equipo desarrolló un nuevo tipo de marco, que combina la mecánica cuántica y la termodinámica, para simular las condiciones a las que estuvo expuesto el grano durante su formación, cuando el sistema solar era un disco giratorio de gas y polvo conocido como disco protoplanetario o nebulosa solar.
La comparación de las predicciones del modelo con un análisis extremadamente detallado de la composición química y la estructura cristalina de la muestra, junto con un modelo de cómo se transportaba la materia en la nebulosa solar, reveló pistas sobre el viaje del grano y las condiciones ambientales que le dieron forma a lo largo del camino.
El grano analizado en el estudio es una de varias inclusiones, conocidas como inclusiones ricas en calcio y aluminio, o CAI, descubiertas en una muestra del meteorito Allende, que cayó sobre el estado mexicano de Chihuahua en 1969. Los CAI son de especial interés porque se cree que están entre los primeros sólidos que se formaron en el sistema solar hace más de 4.500 millones de años.
"Hasta donde sabemos, nuestro artículo es el primero en contar una historia de origen que ofrece pistas sobre los procesos probables que ocurrieron en la escala de distancias astronómicas con lo que vemos en nuestra muestra en la escala de distancias atómicas", dijo en un comunicado Tom Zega, profesor del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona y primer autor del artículo, publicado en The Planetary Science Journal.
Zega y su equipo analizaron la composición de las inclusiones incrustadas en el meteorito utilizando microscopios electrónicos de transmisión de barrido de resolución atómica de vanguardia, uno en la Instalación de Caracterización e Imágenes de Materiales Kuiper de UArizona, y su microscopio hermano ubicado en la fábrica de Hitachi en Hitachinaka, Japón.
Se descubrió que las inclusiones consisten principalmente en tipos de minerales conocidos como espinela y perovskita, que también se encuentran en las rocas de la Tierra y se están estudiando como materiales candidatos para aplicaciones como la microelectrónica y la energía fotovoltaica.
El análisis preciso de la disposición espacial de los átomos permitió al equipo estudiar la composición de las estructuras cristalinas subyacentes con gran detalle.
Con base en los datos que los autores pudieron extraer de sus muestras, concluyeron que la partícula se formó en una región del disco protoplanetario no muy lejos de donde está ahora la Tierra, luego hizo un viaje más cerca del sol, donde estaba progresivamente más caliente sólo para invertir más tarde el curso e internarse en lugares más fríos y más alejados del sol joven. Finalmente, se incorporó a un asteroide, que luego se rompió en pedazos. Algunas de esas piezas fueron capturadas por la gravedad de la Tierra y cayeron como meteoritos.
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