De los dominios magnéticos al Sistema Solar

¿Cómo se formó la Tierra, el Sol, el Sistema Solar? Son algunas de las preguntas que desde la antigüedad nos hemos formulado y que son parte de las líneas de investigación en geociencias y ciencias planetarias. Su estudio ha sido una larga, ardua y fascinante aventura de observaciones, búsqueda, inferencias, relaciones y conexiones. Entre los pasos iniciales están los avances en entender la naturaleza de la Tierra, la Luna, el Sol, planetas, satélites y estrellas. Con ello se abrieron otras interrogantes, edad, composición, océanos, montañas, volcanes, sismos... Al paso de los años, los estudios continúan abriendo interrogantes: ¿Cómo se formó la Tierra, los océanos, la Luna? ¿Cómo se originó la vida?

En la conferencia del ciclo “El Colegio Nacional en la Escuela Nacional de Estudios Superiores ENES-sede Morelia” revisamos cómo estudios a escala microscópica nos proporcionan información sobre el Sistema Solar. Los análisis micromagnéticos y microestructurales en condritas de meteoritos como el Allende nos permiten estudiar los campos magnéticos en la nebulosa proto-planetaria. Las misiones planetarias y observaciones astronómicas se conjuntan con los microanálisis para investigar el Sistema Solar.

El reconocimiento de que los meteoritos primitivos son remanentes de las etapas tempranas del sistema planetario abrió múltiples líneas de investigación. Dentro de los meteoritos primitivos no diferenciados se tienen las condritas, formadas por inclusiones de calcio y aluminio y cóndrulos en matrices de grano fino y texturas ígneas. Las inclusiones y cóndrulos son los materiales sólidos más antiguos preservados en el sistema planetario. Dentro de los meteoritos diferenciados se tienen los metálicos con composición de hierro y níquel que representan fragmentos de núcleos y las palasitas caracterizadas por la abundancia de olivino y constituyen material de la frontera manto-núcleo. Estos meteoritos son evidencia de colisiones en las etapas de formación, que fragmentaron planetesimales y planetas.

Dos de los meteoritos más estudiados han caído en México. Las investigaciones realizadas sobre Allende y Chicxulub aportan información sobre el origen del Sistema Solar, de la Tierra y la evolución de la vida. Los estudios en el meteorito Allende han aportado evidencia de la edad del sistema solar y sobre la explosión de una supernova en los orígenes del sistema.

Los estudios en meteoritos metálicos y condritas documentan los procesos y cronologías en las etapas tempranas a partir de la condensación de los primeros sólidos en el disco de acreción. Las inclusiones son los primeros materiales que se preservan, seguidos por los cóndrulos. Los cóndrulos de tamaños milimétricos presentan evidencia de haberse fundido y enfriado y se caracterizan por diferentes composiciones mineralógicas y estructuras internas. La formación de planetesimales y procesos de diferenciación traslapan con la formación de cóndrulos e indican efectos de transporte lateral y procesos de turbulencia en el disco. Los estudios nos dan la secuencia de eventos de formación del proto-Sol y el disco de acreción.

Los modelos y reconstrucciones indican periodos cortos, con la formación de inclusiones, cóndrulos, planetesimales, cuerpos diferenciados y planetas. Las colisiones entre planetesimales dieron lugar a cuerpos de mayor masa, algunos de los cuales se diferenciaron formando núcleos metálicos. Estas etapas se caracterizaron por colisiones de diferentes tamaños, que provocó el incremento de tamaño de algunos planetas y la desintegración de otros, lo que se registra en la presencia de meteoritos metálicos y metálicos/silicatados procedentes de los núcleos y mantos de planetas destruidos.

Los meteoritos representan los registros más antiguos del sistema solar, de las condiciones, procesos y cronologías. Evidencias sobre la naturaleza de los campos magnéticos en el sistema solar se derivan de los meteoritos condríticos, que retienen registros de magnetización remanente durante su formación y la acreción de planetesimales. Los análisis micromagnéticos y microanalíticos geoquímicos, petrográficos y electrónicos permiten mediciones de alta resolución a escalas de dominio magnético. Los estudios sobre cóndrulos del Allende muestran relaciones entre histéresis, coercividad y magnetizaciones remanentes, que se correlacionan con tamaños, estructuras y composición de los cóndrulos.

La exploración planetaria es una de las fronteras de la geofísica en rápida expansión. Los estudios iniciales se realizaron con sistemas terrestres, a los cuales se han sumado las capacidades de instrumentos en órbita y las misiones espaciales. Las misiones planetarias proporcionan datos sobre la estructura, morfología, actividad magmática, impactos, estilos tectónicos y el interior de planetas, satélites, asteroides y cometas, cinturón de Kuiper y nube de Oort en los confines del sistema.

Con el descubrimiento de los exo-planetas, planetas alrededor de otras estrellas, se han ampliado los estudios a la galaxia. Estos han reactivado el interés en los modelos planetarios con zonas de gas-hielo y los planetas rocosos en los discos de acreción y los modelos de migración planetaria y abren nuevas interrogantes: ¿Cuántas y cuáles de estas estrellas tienen planetas a su alrededor? ¿Cómo son los sistemas planetarios, cómo se forman y evolucionan? ¿Hay vida en otras partes de la galaxia?   

*Miembro de El Colegio Nacional e investigador del Instituto de Geofísica de la UNAM