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¿Se equivocan los científicos acerca de Mercurio? ¡Su gran corazón de hierro podría deberse al magnetismo!

Una nueva investigación muestra que el campo magnético del sol dirige el hierro hacia el centro de nuestro sistema solar a medida que se forman los planetas. Esto explica por qué Mercurio, que está más cerca del Sol, tiene un núcleo de hierro más grande y denso en relación con 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 estructura interna del planeta.

Un nuevo estudio contradice la hipótesis prevaleciente sobre por qué Mercurio tiene un núcleo grande en relación con su atmósfera (la capa entre el núcleo y la corteza del planeta). Durante décadas, los científicos han argumentado que las colisiones de golpe y fuga con otros cuerpos durante la formación de nuestro sistema solar volaron gran parte del manto rocoso de Mercurio y dejaron el gran y denso núcleo mineral en su interior. Pero una nueva investigación revela que las colisiones no tienen la culpa, el magnetismo del Sol es el culpable.

William McDonough, profesor de geología en la Universidad de Maryland, y Takashi Yoshizaki de la Universidad de Tohoku desarrollaron 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 artículo 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 hechos de diferentes proporciones de metal y roca”, dijo McDonough. “Hay un gradiente en el que el contenido mineral del 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 primitivo estaba controlada por el campo magnético del sol. “

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McDonough desarrolló previamente un modelo de formación de la Tierra que los científicos planetarios usan comúnmente para determinar la composición de los exoplanetas. (Su artículo fundamental sobre este trabajo ha sido citado más de 8000 veces).

El nuevo modelo de McDonough muestra que durante la formación inicial de nuestro sistema solar, cuando el joven sol estaba rodeado por una nube arremolinada de polvo y gas, los granos de hierro eran atraídos hacia el centro por el campo magnético del sol. Cuando los planetas comenzaron a formarse a partir de grupos de este polvo y gas, los planetas más cercanos al sol fusionaron más hierro en sus núcleos que los que estaban más lejos.

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

La composición del núcleo del planeta es importante para su capacidad 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 que causan cáncer. La pulpa también contiene la mayor parte del fósforo que se encuentra en el planeta, un nutriente importante para mantener la vida basada en el carbono.

Utilizando los modelos actuales de formación de planetas, McDonough determinó la velocidad a la que el gas y el polvo son atraídos hacia el centro de nuestro sistema solar mientras se estaba formando. Tomó en cuenta el campo magnético que habría generado el Sol cuando explotó y calculó cómo este campo magnético atraería el hierro a través de la nube de polvo y gas.

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A medida que el sistema solar primitivo comenzó a enfriarse, el polvo y el gas que no habían sido atraídos por el sol comenzaron a agruparse. Las masas más cercanas al sol pueden estar expuestas a un campo magnético más fuerte y, por lo tanto, contendrán más hierro que aquellas más alejadas del sol. A medida que los grupos se fusionan y se enfrían en planetas en rotación, las fuerzas gravitacionales empujan el hierro hacia su núcleo.

Cuando McDonough incorporó este modelo en sus cálculos de formación planetaria, reveló un gradiente en el contenido y la densidad de minerales que coincide 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 un tercio de su masa, y Marte, el más distante de los planetas rocosos, tiene un núcleo pequeño que no es más de una cuarta parte de su masa.

Esta nueva comprensión del papel que juega el magnetismo en la formación de planetas crea un obstáculo en el estudio de los exoplanetas, porque actualmente no hay forma de determinar las propiedades magnéticas de una estrella a partir de observaciones desde la Tierra. Los científicos infieren la composición de un exoplaneta basándose en el espectro de luz emitida por su sol. Los diferentes elementos de una estrella emiten radiación de 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.

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“Ya no puedes simplemente decir, ‘Oh, la composición de la estrella se ve así’, por lo que los planetas a su alrededor deberían verse así”, dijo McDonough. “Ahora tienes que decir: ‘Cada planeta puede tener más o menos Hierro basado en las propiedades magnéticas de una estrella en el crecimiento temprano del sistema solar.

Los próximos pasos en este trabajo son que los científicos encuentren otro sistema planetario como el nuestro, uno con planetas rocosos esparcidos a grandes distancias del sol central. Si la densidad de los planetas disminuye cuando parten del sol como lo hace en nuestro sistema solar, los investigadores podrían confirmar esta nueva teoría y concluir que el campo magnético afectó la formación de los planetas.

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