Nuevo estudio sobre la formación de atmósfera en planetas

La forma en que el carbono se desplaza desde el interior de un planeta a la superficie juega un papel muy importante en la evolución de la atmósfera de un planeta.

Traducción libre de un articulo de Astronomy.com y realizado Por la Universidad de Brown, en Providence, Rhode Island – Publicado: 12 de abril 2013

Marte
Desde el principio, Marte tuvo enormes volcanes activos, que liberaron significativas cantidades de metano. Debido al alto potencial de efecto invernadero del metano, incluso una fina atmósfera podría haber soportado el agua líquida. / / NASA

Un nuevo estudio sobre cómo el carbono queda atrapado y es puesto en libertad por el magma volcánico rico en hierro ofrece pistas sobre la evolución temprana atmósfera en Marte y otros cuerpos similares a la tierra.

La composición de la atmósfera de un planeta tiene raíces profundas debajo de la superficie. Cuando el material del manto se funde para formar magma, atrapa carbono del subsuelo. Como el magma se mueve hacia arriba, hacia la superficie, y se reduce la presión sobre el, libera el carbono como un gas. En la Tierra, el carbono queda atrapado en el magma en forma de carbonato y desgasificado como dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero que ayuda a calentar la atmósfera terrestre atrapando el calor del sol. Pero, ¿cómo se transfiere el carbono bajo tierra a la atmósfera en otros planetas?, y ¿cómo esto puede influir en las condiciones de efecto invernadero? no se entiende aún del todo.

«Sabemos que el carbono pasa desde el manto sólido al magma líquido, de líquido a gas, y luego sale», dijo Alberto Saal de la Universidad Brown en Providence, Rhode Island, y uno de los autores del estudio. «Queremos entender cómo las diferentes especies de carbono que se forman en condiciones relevantes para el planeta son transferidas».

Este último estudio, que también incluyó a investigadores de la Universidad de Northwestern y el Instituto Carnegie de Washington, indican que bajo condiciones similares a las encontradas en los mantos de Marte, la Luna y otros cuerpos, el carbono queda atrapado en el magma principalmente como una especie llamada Ferro Carbonilo y libera monóxido de carbono y gas metano. Ambos gases, especialmente metano, tienen un alto potencial de efecto invernadero.

Los hallazgos sugieren que cuando los volcanes se extendieron en forma generalizada durante la historia temprana de Marte, pudieron haber liberado suficiente metano para mantener el planeta mucho más caliente de lo que es hoy.

Una diferencia clave entre las condiciones en el manto de la Tierra y de los mantos de otros organismos similares es lo que los científicos llaman fugacidad de oxígeno, o la cantidad de oxígeno libre disponible para reaccionar con otros elementos. El Manto de la Tierra hoy en día cuenta con una fugacidad de oxígeno relativamente alta, pero en los cuerpos como la Luna y Marte el tiempo de fugacidad es muy bajo. Para saber cómo esa fugacidad de oxígeno menor afecta la transferencia de carbono, los investigadores establecieron una serie de experimentos utilizando basalto volcánico similar al encontrado en la Luna y Marte.

Se fundió la roca volcánica a diferentes presiones, temperaturas y fugacidades oxígeno, utilizando un espectrómetro de gran alcance para medir la cantidad y forma en que el carbono es absorbido por la masa fundida. Encontraron que en fugacidades bajas de oxígeno, el carbono estaba atrapado como ferro carbonilo, algo que las investigaciones anteriores no habían detectado. A bajas presiones, el ferro carbonilo se desgasificó como monóxido de carbono y metano.

«Hemos descubierto que se puede disolver carbono en el magma a más bajos niveles de oxígeno en fugacidad de lo que se pensaba previamente», dijo Diane Wetzel de Brown. «Eso juega un papel muy importante en la desgasificación del interior de los planetas y en la forma en que a continuación, afectarán a la evolución de las atmósferas en los diferentes cuerpos planetarios».

Al principio de su historia, Marte era el hogar de gigantescos volcanes activos, lo que significa que cantidades significativas de metano habrían sido puestas en libertad por la transferencia de carbono. Debido al potencial de efecto invernadero del metano, que es mucho mayor que el del dióxido de carbono, los hallazgos sugieren incluso que una fina atmósfera en la temprana de la historia de Marte podría haber creado las condiciones lo suficientemente calientes para albergar agua líquida en la superficie.