El sistema solar no siempre fue el conjunto de orbes girando con calma que vemos hoy. En sus primeras épocas, los mini-planetas pululaban alrededor del sol, mezclándose en aplastamientos cataclísmicos. Este juego de billar cósmico se desarrolló de manera tan violenta que mundos como la Tierra y Marte comenzaron sus vidas como grandes cantidades líquidas de rocas suavemente mezcladas. O eso han pensado muchos investigadores.
Ahora, el escrutinio cuidadoso de dos antiguos trozos de corteza marciana ha llevado a un equipo de investigación a concluir que el Planeta Rojo puede haberse formado de manera algo diferente. Su investigación geoquímica, que apareció esta semana en Nature Geoscience, sugiere que debajo del caparazón rocoso del planeta se encuentran dos tipos de material marciano: reliquias sin mezclar de los planetas bebés que se unieron para formar Marte. Los investigadores separaron estas sustancias gemelas basadas en trazas de agua, lo que también complica la teoría estándar de cómo los planetas rocosos como la Tierra y Marte se mojaron en primer lugar.
"Ni siquiera estábamos planeando probar todo eso", dice Jessica Barnes, cosmoquímica de la Universidad de Arizona. "Pero fueron los resultados que obtuvimos de la corteza lo que nos obligó a retroceder y mirar esa hipótesis".
La historia de la formación del planeta, descubrió inesperadamente el equipo, todavía se puede leer en las distribuciones de sus átomos más pequeños: el hidrógeno. La mayoría de los átomos de hidrógeno son ligeros y contienen solo un protón. Pero ocasionalmente vienen doblemente rellenos con un protón y un neutrón. Estas partículas reciben el nombre de deuterio, pero son básicamente átomos de hidrógeno pesados. Los investigadores pueden estudiar la historia de varias partes de un planeta midiendo cuán rara se compara la variante pesada con su forma más ligera común.
La atmósfera de Marte, por ejemplo, parece tener una concentración relativamente alta de material pesado, porque es más probable que el hidrógeno regular se escape al espacio durante miles de millones de años. Algunos investigadores sospechan que las rocas superficiales arrojan algo de hidrógeno ligero de la misma manera, pero las pocas rocas marcianas que terminaron en la Tierra no han dado ninguna respuesta clara. "Los meteoritos marcianos han sido un enigma durante mucho tiempo", dice Barnes, "porque trazan todo el mapa".
Inicialmente, el equipo tenía la intención de estudiar si la corteza había perdido hidrógeno ligero como lo hizo la atmósfera. Con ese fin, analizaron dos meteoritos únicos que fueron arrojados al espacio por impactos antiguos y aterrizaron en la Tierra. Uno, conocido como Black Beauty por su color oscuro, es una amalgama de muchas rocas corticales, algunas que datan de hace 4.400 millones de años (Marte tiene unos 4.600 millones de años). El otro meteorito tiene unos cuatro mil millones de años. Ambos muestran signos de haberse mojado al menos una vez entre su formación y la actualidad. Teniendo en cuenta sus edades y estos eventos de humectación, dice Barnes, tenemos "una parte bastante grande de la historia de Marte en solo dos muestras".
Y cuando reconstruyeron esa historia, el equipo encontró algo desconcertante: las cantidades relativas de las dos formas de hidrógeno en la corteza marciana parecen haber permanecido sin cambios durante los eones, a diferencia de la atmósfera.
Pero luego pensaron más cuidadosamente sobre el papel de la corteza alienígena. Donde la molienda incesante entre los continentes de la Tierra succiona constantemente agua (e hidrógeno) del aire y la entierra, la corteza de Marte (casi muerta) permanece congelada en su lugar, una cristalización del interior del planeta. Para descubrir qué estaba tratando de decir su contenido anómalo de hidrógeno, el equipo tendría que cavar más profundo.
Se sumergieron en la literatura científica, buscando mediciones de hidrógeno de muestras de rocas marcianas que se originaron debajo de la corteza en el manto, una capa más parecida a la lava que constituye la mayor parte del planeta. Se centraron en las rocas de lava que caen en una de dos categorías, dependiendo de su composición (en términos de elementos), lo que era una señal de que provenían de dos lugares diferentes en el manto de Marte.
Los dos grupos de rocas profundas también diferían en cuanto a la cantidad de cada variante de hidrógeno que contenían. Y cuando los investigadores modelaron cómo las dos clases de roca podrían haberse fusionado para formar la corteza, encontraron una relación intermedia de hidrógeno similar al valor que habían medido en los dos meteoritos de antes.
En otras palabras, estas dos líneas de evidencia sugieren que en lo profundo de Marte se encuentran dos tipos distintos de roca que quedaron de los pequeños planetas que la formaron, como un batido mal mezclado. Si el joven Marte hubiera sido lo suficientemente caliente como para fundirse completamente con su núcleo, como sugieren algunas teorías, estos tipos de rocas se habrían mezclado completamente y no quedarían rastros de los diferentes bloques de construcción hoy en día.
Y debido a que el hidrógeno se mezcla con el oxígeno para formar agua, el nuevo resultado también insinúa que la moderada humedad del planeta rojo tiene múltiples orígenes. Una teoría común sostiene que los planetas rocosos como la Tierra y Marte obtuvieron gran parte de su agua de un tipo particular de meteorito conocido como condritas carbonáceas. Pero las condritas carbonáceas ricas en agua tienden a tener cantidades similares de los dos tipos de hidrógeno, lo que choca con la naturaleza dual del interior marciano.
"Las condritas carbonáceas son definitivamente importantes (para el suministro de agua)", dice Barnes, "pero tal vez no son toda la historia".
A continuación, algunos de sus colegas trabajarán en el desarrollo de simulaciones de los primeros días de Marte para descubrir qué tan profunda podría haber sido la fusión de la mezcla. Tales modelos podrían ser útiles para descubrir cómo se formaron todos los planetas rocosos del sistema solar. Mientras tanto, Barnes planea estudiar una gama más amplia de rocas marcianas para poner la nueva teoría en un terreno aún más firme.
"Continuaremos analizando nuevas muestras y analizando otros meteoritos", dice ella. "Hay mucho trabajo por hacer".