Confirmado: grandes fragmentos de otro mundo siguen enterrados bajo la superficie de la Tierra

Ambas masas rocosas, del tamaño de continentes y conocidas como LLSVP, Large low-shear-velocity provinces (grandes provincias de baja velocidad de corte), están hechas de materiales mucho más densos que los que forman el manto a su alrededor. Y su tamaño hace, además, que ambas sean capaces de generar sus propias perturbaciones en la magnetosfera, entre ellas el gran fenómeno que en la actualidad debilita el campo magnético terrestre y que se conoce como «anomalía del Atlántico Sur«.

Ahora, un equipo internacional de investigadores, entre los que se encuentra el propio Qian Yuan, ha obtenido nuevos datos que confirman la intrigante posibilidad de que enormes fragmentos de otro mundo estén enterrados bajo nuestros pies. La investigación, que ha merecido la portada de 'Nature' esta semana, no solo contribuye a conocer mejor la estructura interna de la Tierra, sino también su evolución a largo plazo y la formación del sistema solar interior.

Para varias generaciones de científicos, el origen de la Luna ha constituido un enigma de difícil solución. Hoy en día, sin embargo, sabemos que durante las últimas etapas del crecimiento de la Tierra, hace aproximadamente 4.500 millones de años, se produjo una gran colisión, la mayor sufrida por nuestro planeta en toda su historia, contra un 'protoplaneta' del tamaño de Marte conocido como Theia. La Luna se formó a partir de los escombros generados por aquel brutal impacto.

Durante varias décadas, los científicos han hecho ya miles de simulaciones de aquel encuentro formidable, y la mayoría de ellas indican que con toda probabilidad la Luna heredó su material principalmente de Theia, que se deshizo tras el impacto y la mayoría de cuyos restos 'rebotaron' de nuevo al espacio. En la Tierra, según esos mismos modelos no habría, pues, demasiado material procedente del impactor.

Para refinar en lo posible los resultados de este escenario, Deng Honping, del Observatorio Astronómico de Shanghai y autor principal del artículo de 'Nature', lleva investigando el origen de la Luna desde 2017. Y su trabajo se ha centrado en el desarrollo de un nuevo método de dinámica de fluidos computacional llamado 'Masa Finita sin Malla' (MFM), que es capaz de modelar con una precisión sobresaliente la turbulencia y la mezcla de materiales.

Utilizando su novedoso enfoque y aplicándolo a cientos de nuevas simulaciones, Deng descubrió que el manto de la Tierra primitiva, tras el impacto con Theia, se dividió en diferentes estratos, con un manto superior y otro inferior que tenían composiciones muy distintas. En concreto, las simulaciones mostraron que el manto superior presentaba un océano de magma, creado a partir de una mezcla minuciosa de material de la Tierra y Theia, mientras que el manto inferior permanecía en gran medida sólido y retenía la composición terrestre original, sin apenas ser alterado por Theia.

«Investigaciones anteriores -afirma DENG- habían puesto demasiado énfasis en la estructura del disco de escombros (el precursor de la Luna) y habían pasado por alto el impacto de la colisión gigante en la Tierra primitiva».

Tras discutir su idea con geofísicos del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich, DENG y sus colegas se dieron cuenta de que esta estratificación del manto podría haber persistido hasta el día de hoy, y corresponderse con la capacidad de reflejar ondas sísmicas del manto medio, a unos 1000 km por debajo del superficie de la Tierra. En otras palabras, a más profundidad todo el manto inferior de la Tierra, que tiene una composición elemental diferente (incluido un mayor contenido de silicio) estaría aún dominado por materiales 'de aquí' y anteriores al impacto, mientras que el manto superior seguiría formado por la mezcla de materiales de la Tierra y Theia.

«Nuestros hallazgos -explica DENG- desafían la noción tradicional de que el impacto gigante condujo a la homogeneización de la Tierra primitiva. En vez de eso, el impacto gigante que formó la Luna parece ser el origen de la heterogeneidad del manto temprano y marca el punto de partida de la evolución geológica de la Tierra a lo largo de 4.500 millones de años».

Y luego está la cuestión de los LLVPs, esas dos grandes regiones anómalas que se extienden a lo largo de miles de km en la base misma del manto terrestre, justo debajo de las placas tectónicas africana y del Pacífico. Cuando las ondas sísmicas atraviesan esas masas de roca, más densa que el resto, reducen su velocidad, lo que ha permitido a los científicos localizarlas y determinar sus contornos. Su origen, sin embargo, hasta que Qian Yuan propuso su 'loca' idea en 2021, seguía siendo un misterio.

Como se ha dicho, Yuan propuso que los LLVP no eran otra cosa que fragmentos de Theia que, durante el impacto de hace 4.500 millones de años, consiguieron penetrar hasta el manto inferior de la Tierra. Tras anunciar sus conclusiones hace hace dos años durante la 52 Conferencia de Estudios Lunares y Planetarios, Qian Yuan propuso a Deng que aplicara su fórmula a la idea para explorar la distribución y el estado del material de Theia en las profundidades de la Tierra después de la gigantesca colisión.

Los resultados fueron espectaculares. El análisis, junto a nuevas simulaciones, permitió descubrir que una cantidad significativa de materiales de Theia, aproximadamente un 2% de la masa total de la Tierra, consiguió penetrar hasta el manto inferior terrestre. El estudio también revela que ese material extraterrestre, similar a las rocas lunares, está enriquecido con hierro, lo que explica que sea más denso que el manto que lo rodea. La mayor densidad explica también la razón por la que esas masas de roca se hundieron hasta lo más profundo del manto inferior, dando lugar a las dos masas conocidas como LLVPs, que se han mantenido estables hasta la actualidad, 4.500 millones de años después.

Esta heterogeneidad en el manto profundo de la Tierra implica que el interior de nuestro planeta no es un sistema uniforme y 'aburrido'. Lejos de eso, los científicos creen que pequeñas cantidades de esas mezclas heterogéneas han podido, en ocasiones, llegar hasta la superficie debido a 'corrientes térmicas ascendentes' y dar lugar a lugares como las islas Hawaii o Islandia.

Los geoquímicos que estudian las proporciones de isótopos de gases raros en muestras de basalto islandés, por ejemplo, han descubierto que esas muestras contienen componentes diferentes de los materiales superficiales típicos. Componentes que son restos de heterogeneidad en el manto profundo que data de hace más de 4.500 millones de años y sirven como claves para comprender el estado inicial de la Tierra e incluso la formación de planetas cercanos.

Según Yuan, «mediante el análisis preciso de una gama más amplia de muestras de rocas, combinado con modelos de impacto gigante y modelos de evolución de la Tierra más refinados, podemos inferir la composición material y la dinámica orbital de la Tierra primordial y Theia, e incluso toda la historia de la formación del sistema solar interior».

Deng, por su parte, va aún más lejos: «Esta investigación incluso nos da inspiración para comprender la formación y habitabilidad de exoplanetas más allá de nuestro Sistema Solar».