Una enorme colisión entre el antiguo protoplaneta Theia y
la Tierra primigenia –Gaia– hace unos 4.500 millones de años podría haber
formado distintas regiones en la capa intermedia de nuestro planeta, según
sugiere un estudio internacional que ha utilizado simulaciones por ordenador.
La investigación ofrece nuevos e importantes datos no
solo sobre la estructura interna de la Tierra, sino también sobre su evolución
a largo plazo y la formación interior del sistema solar.
Las simulaciones numéricas indican que la Luna
probablemente heredó material principalmente de Theia, mientras que Gaia,
debido a su masa mucho mayor, sólo estaba ligeramente contaminada por material
de Theia.
Dado que Gaia y Theia eran formaciones relativamente
independientes y estaban compuestas de materiales diferentes, la teoría sugería
que la Luna –dominada por el material de Theia- y nuestro planeta –en el que
primaba el material de Gaia– debían tener composiciones distintas.
Sin embargo, las mediciones isotópicas de alta precisión revelaron posteriormente que las composiciones de la Tierra y la Luna son notablemente similares, poniendo en entredicho la teoría convencional de la formación de nuestro satélite.
Para indagar más la teoría de la formación lunar, Deng comenzó a investigar la formación de la Luna en 2017. Se centró en el desarrollo de un nuevo método de dinámica de fluidos computacional llamado Meshless Finite Mass (MFM), que destaca en el modelado preciso de la turbulencia y la mezcla de materiales.
Mediante este enfoque y con numerosas simulaciones del gran impacto, Deng descubrió que la Tierra primitiva presentaba una estratificación del manto tras la colisión, y que el manto superior y el inferior tenían composiciones y estados diferentes.
En concreto, el manto superior presentaba un océano de magma, creado mediante una mezcla exhaustiva de material procedente de Gaia y Theia, mientras que el manto inferior permanecía en gran parte sólido y conservaba la composición material de Gaia.
“Las investigaciones previas habían hecho excesivo hincapié en la estructura del disco de escombros –precursor de la Luna– y habían pasado por alto el impacto de la gran colisión sobre la Tierra primitiva», explica Deng.
Tras debatir con geofísicos de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza), el investigador chino y sus colaboradores se dieron cuenta de que esta estratificación del manto podría haber persistido hasta nuestros días, lo que se corresponde con los reflectores sísmicos globales del manto medio (situado a unos 1.000 km por debajo de la superficie terrestre).
En particular, todo el manto inferior de la Tierra puede estar aún dominado por material gaiano anterior al impacto, que tiene una composición elemental diferente (incluido un mayor contenido de silicio) que el manto superior, según el estudio anterior de Deng.
Mediante un análisis en profundidad de simulaciones anteriores de la gran colisión y la realización de nuevas simulaciones más precisas, el equipo descubrió que una cantidad significativa de material del manto de Theian, aproximadamente el 2 % de la masa de la Tierra, entró en el manto inferior de Gaia.
El equipo de investigación también calculó que este material del manto teiano, similar a las rocas lunares, está enriquecido con hierro, lo que lo hace más denso que el material gaiano circundante. Como resultado, se hundió rápidamente hasta el fondo del manto y, en el transcurso de la convección del manto a largo plazo, formó dos prominentes regiones LLVP, que han permanecido estables a lo largo de 4.500 millones de años de evolución geológica.
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