Un grupo de investigadores ha descubierto los restos, extremadamente raros, de la prototierra. Se formó hace unos 4500 millones de años, antes de que una colisión colosal lo alterase de manera irreversible y diese lugar a la Tierra que conocemos hoy en día. Es un hallazgo muy interesante.
El papel de la prototierra en la formación de nuestro planeta
Este hallazgo ayudará a los científicos a determinar los ingredientes iniciales que formaron la Tierra en su juventud, así como el resto del Sistema Solar. Hace miles de millones de años, el Sistema Solar era un disco de gas y polvo que, con el paso del tiempo, se agrupó y acumuló para formar los primeros meteoritos. Estos, a su vez, se unieron para formar la prototierra y sus planetas vecinos. En su primera fase, la Tierra era seguramente rocosa, y rebosaba lava. Menos de 100 millones de años después, un meteorito del tamaño de Marte chocó con nuestro planeta.
Ese impacto gigante agitó y fundió por completo el interior del planeta, reiniciando su composición química a todos los efectos. Se creía que cualquier material original de la prototierra debió transformarse en ese proceso. Pero los hallazgos del equipo sugieren que no fue así. Los investigadores han identificado una firma química, en rocas viejas, que es diferente a la mayoría de materiales presentes en nuestro planeta hoy en día. La firma está presente en forma de un sutil desequilibrio en los isótopos de potasio, descubierta en muestras de rocas muy viejas y profundas.
El equipo ha determinado que el desequilibrio de potasio no podría haberse producido por ningún gran impacto previo, ni por los procesos geológicos que ocurren hoy en día en la Tierra. La explicación más probable para la composición química de estas muestras es que debe de tratarse de material de la prototierra. De alguna manera, se ha mantenido inalterado incluso a pesar de que la mayoría del planeta en su juventud se transformó por el impacto. Es la primera evidencia directa de que se han preservado los materiales de la prototierra original.
La Tierra tal y como era antes del impacto gigante
Los investigadores explican que se trata de un fragmento de la vieja Tierra, antes de que sucediese aquel gran impacto. Algo que resulta sorprendente porque se esperaría que una firma tan vieja hubiese sido erosionada lentamente, a través de la evolución de la Tierra. En 2023, varios investigadores analizaron muchos de los principales meteoritos que se han recogido de lugares en todo el mundo. Antes de impactar con nuestro planeta, estos meteoritos debieron formarse en diferentes momentos y lugares a lo largo del Sistema Solar.
Por lo que representan las condiciones cambiantes de nuestro rincón de la galaxia. Cuando los investigadores compararon sus composiciones químicas con la de la Tierra, encontraron entre ellos una anomalía en los isótopos de potasio. Los isótopos son versiones ligeramente diferentes de un elemento. Tienen el mismo número de protones pero un número de neutrones diferente. El potasio puede existir en uno de tres isótopos naturales (con números de masa (protones más neutrones) de 39, 40 y 41, respectivamente.
Allá donde se ha encontrado potasio en la Tierra, existe en una combinación característica de isótopos, con el potasio-39 y el potasio-41 siendo los más dominantes. El potasio-40 está presente, pero en un porcentaje muy pequeño en comparación. Los investigadores descubrieron que los meteoritos que han estudiado muestran balances de isótopos de potasio que son diferentes a los de la mayoría de materiales de la Tierra. Esta anomalía de potasio sugiere que cualquier material que muestre una anomalía similar sea anterior a la composición de nuestro planeta en la actualidad.
Estudiar la prototierra es una oportunidad fantástica
Dicho de otro modo, cualquier desequilibrio de potasio sería una señal muy robusta de material de la prototierra, antes de que el impacto gigante reiniciase la composición química del planeta. Por lo que el potasio se puede utilizar como un rastreador de los bloques básicos de la Tierra. En este estudio, el equipo ha buscado esas señales de anomalías de potasio en la Tierra, en lugar de meteoritos. Las muestras incluyen rocas, en forma de polvo, de Groenlandia y Canadá, donde se han descubierto algunas de las rocas más antiguas.
También han analizado depósitos recogidos en Hawái, donde los volcanes han expulsado algunos de los materiales más profundos y viejos del manto de la Tierra. El equipo comenzó disolviendo diferentes muestras de polvo en ácido y después aislaron cuidadosamente el potasio del resto de la muestra. Tras medir la proporción de cada uno de los tres isótopos de potasio, identificaron una firma, en las muestras, que era diferente a lo que se ha encontrado en la mayoría de materiales de la Tierra. Específicamente, descubrieron un déficit en el isótopo de potasio-40.
En la mayoría de materiales de la Tierra, el isótopo ya es una fracción insignificante en comparación a los otros dos. Los investigadores fueron capaces de determinar que sus muestras tenían un porcentaje incluso más pequeño de potasio-40. Detectar este déficit, explicaban, era como descubrir un único grano de arena marrón en un cubo lleno de arena amarilla. Lo que mostraban, por tanto, era que los materiales tenían un origen diferente, en comparación a la mayoría de lo que vemos en nuestro planeta en el presente.
La ayuda de las simulaciones
Pero, ¿podrían estas muestras ser restos de la prototierra? Para responderlo, los investigadores supusieron que podría ser el caso. Su razonamiento es que si la prototierra estuviese originalmente compuesta de materiales deficientes en potasio-40, entonces la mayoría de ese material hubiera pasado por cambios químicos. Tanto por el impacto gigante como por los posteriores impactos de meteoritos más pequeños. Por lo que, en última instancia, desembocaría en materiales con más potasio-40, que es lo que se observa hoy en día.
El equipo utilizó datos de composición de cada meteorito conocido y llevó a cabo simulaciones de cómo el déficit de esas muestras cambiaría tras los impactos de meteoritos y el impacto gigante. También simularon los procesos geológicos que la Tierra ha experimentado a lo largo del tiempo, tales como el calentamiento y mezcla de material del manto. Al final, sus simulaciones producen una composición con una fracción ligeramente más alta de potasio-40 en comparación a las muestras de Canadá, Groenlandia y Hawái.
Lo más importante es que esas composiciones simuladas encajan con la mayoría de materiales modernos. El trabajo sugiere, por tanto, que los materiales con un déficit de potasio-40 son, con toda probabilidad, material superviviente de la prototierra original. Curiosamente, la firma de las muestras no encaja de manera precisa con los meteoritos de su catálogo. Los meteoritos estudiados en su trabajo anterior mostraron anomalías de potasio que no encajaban con el déficit de la prototierra. Dicho de otro modo, los materiales y meteoritos que originalmente formaron la prototierra todavía están esperando a ser descubiertos…
Estudio
El estudio es D. Wang, N. Nie, B. Peters et al.; «Potassium-40 isotopic evidence for an extant pre-giant-impact component of Earth’s mantle». Publicado en la revista Nature Geoscience el 14 de octubre de 2025. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
