jueves, 11 de abril de 2013

¿Cómo adquieren los planetas rocosos sus atmósferas?



Un nuevo estudio de como el carbono es atrapado y liberado por el magma volcánico rico en hierro muestra indicios sobre la evolución en etapas tempranas de la atmósfera de Marte y otros cuerpo de tipo terrestre.

La composición de la atmósfera planetaria tiene sus raíces bajo su superficie. Cuando se funden los materiales del manto para formar el magma, captura el carbono de la sub-superficie. A medida que el magma asciende hacia la superficie y se reduce la presión, el carbono es liberado en forma de gas. En la Tierra, el carbono es capturado por el magma como carbonato y dióxido de carbono desgasificado, un gas de efecto invernadero que ayuda a la atmósfera terrestre la captura del calor procedente del Sol. Pero en que forma el carbono es transferido  desde las capas inferiores a la atmósfera en otros planetas -y como esto puede influir en la condiciones del efecto invernadero- aún no está comprendido del todo.

Tal y como indica Alberto Saal, profesor de ciencias geológicas en la Brown University y uno de los autores del estudio, "Sabemos que el carbono va del manto sólido al magma líquido, de líquido a gas y entonces es liberado. Queremos entender como las diferentes especies de carbono que son formadas en las condiciones relevantes para el planeta, afectan a la transferencia".



Este reciente estudio, el cual incluye también a investigadores de la Northwestern University y del Carnegie Institution of Washington, indica que bajo condiciones como las encontradas en el manto de Marte, la Luna y otros cuerpos, el carbono es atrapado por los magmas principalmente en forma de una especie denominada carbonilo de hierro, y liberado como monóxido de carbono y gas metano. Ambos gases, especialmente el metano, tienen un alto potencial de efecto invernadero.

Los descubrimientos, publicados en los Proceedings of the National Academy of Sciences, sugieren que cuando el vulcanismo estaba altamente extendido en épocas tempranas de Marte, los volcanes podrían haber liberado metano suficiente para mantener el planeta más templado que actualmente. Los descubrimientos podrían tener implicaciones en la comprensión del potencial para la vida en el antigüo Marte.

Una diferencia clave entre las condiciones en el manto terrestre y en los mantos de otros cuerpos de tipo terrestre consiste en lo que los científicos denominan fugacidad del oxígeno (oxygen fugacity), la cantidad de oxígeno libre disponible para reaccionar con otros elementos. El manto terrestre actual tiene relativamente una alta fugacidad del oxígeno, pero en cuerpos como la Luna y Marte en etapas tempranas, este valor es muy bajo. Para encontrar como un menor valor afecta a la transferencia del carbono, los investigadores han preparado una serie de experimentos usando basalto volcánico similar al encontrado en la Luna y en Marte.

Los investigadores, que fundieron la roca volcánica a varias presiones, temperaturas y fugacidades del oxígeno, usaron un potente espectrómetro para medir cuanto carbono era absorbido y en qué forma. Encontraron que a bajas fugacidades del oxígeno, el carbono era atrapado como carbonilo de hierro, cosa que investigaciones anteriores no habían detectado. A bajas presiones, el carbonilo de hierro era desgasificado como monóxido de carbono y metano.

Según indica Diane Wetzel, estudiante de grado en la Brown University y autora líder del estudio, "Hemos encontrado que puedes disolver en el magma más carbono a valores de fugacidades del oxígeno bajos que lo pensado previamente. "Esto juega un gran rol en la desgasificación de los interiores planetarios y en la forma que afecta a la evolución de las atmósferas en diferentes cuerpos planetarios".

En etapas tempranas de su historia, Marte fue hogar de volcanes activos gigantes, lo cual significa que grandes cantidades de metano podrían haber sido liberadas por transferencia de carbono. Debido al potencial de efecto invernadero del metano, el cual es mucho mayor que en el caso del dióxido de carbono, los descubrimientos sugieren que incluso un atmósfera delgada en la historia temprana de Marte pudo tener el calentamiento suficiente para la permitir la existencia de agua líquida en la superficie.

Mas información en el enlace de Astrobio.net.

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