¿Qué tienen en común los planetesimales y el café?

¿Qué ocurre cuando uno prepara un café? El agua caliente debe atravesar una capa de granos de café molidos, ya sea por gravedad o por presión, para luego convertirse en ese preciado brebaje oscuro. A este proceso físico se le llama percolación. Mientras atraviesa este substrato de café, el agua adquiere el aroma y el sabor de los granos. La calidad del café depende fuertemente de la temperatura del agua. No sé si alguna vez intentaron hacer un café con agua fría...

Fobos: un famoso planetesimal del Sistema Solar
Ya hace un tiempo que se piensa que pasa algo similar en el interior de los planetesimales, o sea los precursores de los planetas. En este caso el agua es remplazada por hierro líquido y el café por los granos rocosos que componen el astro. Estos grandes bloques de varias decenas/cientos de kilómetros de diámetro se forman a partir de un incontable número de meteoritos. La diferencia entre un planetesimal y un meteorito es que el primero es un cuerpo diferenciado mientras que el segundo no. Diferenciado significa que posee un núcleo de hierro y que tiene una forma más o menos esférica. Los meteoritos contienen un alto contenido en hierro y silicatos. Entonces, si el planetesimal se forma chocando e incorporando estos cuerpos en su superficie, ¿cómo llega el hierro hasta el centro?

Esa es precisamente la pregunta que Soheil Ghanbarzadeh y colaboradores han tratado de responder mediante simulaciones numéricas. En el caso de la Tierra, la diferenciación puede ser fácilmente explicada por la gran cantidad de energía acumulada durante el proceso de formación. Esto provocó que nuestro querido planeta estuviera cubierto de océanos de magma donde la roca y el hierro estaban fundidos. El hierro siendo más denso se fue para abajo, o sea hacia el centro, dejando el manto y la corteza en la superficie. El problema es que la energía no es lo suficientemente alta en los planetesimales y esto no puede ocurrir... Entonces de nuevo: ¿cómo llega el hierro hasta el centro?

El hierro líquido fluye a través de los granos de roca.
¡La percolación es la clave!
Créditos: UT Austin

Estudios previos habían mostrado que localmente el hierro (líquido) puede migrar hacia el centro a través de los granos (sólidos) de roca. Pero, en los modelos, este proceso se detenía dado que el hierro líquido tapaba la capa porosa de roca y quedaba capturado en cavidades. Al final muy poca cantidad llegaba hasta el centro. Esto no corresponde con la estructura observada en los planetesimales... La idea de Soheil Ghanbarzadeh fue entonces probar con granos de roca de diferentes tamaños. Dicho de otro modo, haciendo fluir el hierro líquido por huequitos de muchos tamaños. Esto corresponde a echar agua caliente sobre una capa de café compuestas por diferentes moliendas.

Meteorito NWA 2993 con claras inclusiones
o pepitas de hierro en la red cristalina
Resulta que de ese modo, los canales o tubitos que permiten la percolación no se tapan y el hierro llega al núcleo. Para comprobar que sus resultados era consistentes con lo que sucede en los planetesimales, compararon la composición pronosticada en sus modelos con la del meteorito NWA 2993. Se piensa que éste es un fragmento de un planetesimal suficientemente grande para haber iniciado el proceso de diferenciación pero que fue destruido antes de que se formara completamente el núcleo de hierro. Dado que las predicciones numéricas concuerdan con la estructura cristalina observada, este es un buen indicio de que el modelo es robusto. Así funciona la ciencia :-)

Quizás la próxima vez que disfruten de un buen café piensen en cómo se forman los planetas.
¡Saludos cafeteros!

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