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Los científicos buscan respuestas en el interior de meteoritos ricos en minerales

Investigadores estadounidenses han combinado dos técnicas complementarias -imágenes de rayos X e imágenes de neutrones- para observar el interior de las grietas y los depósitos ricos en minerales de los meteoritos.

El objetivo es analizar los minerales, los metales y el agua que los cuerpos rocosos aportan a nuestro planeta y, de este modo, descubrir nuevas pistas sobre la historia temprana de la formación del planeta y cómo la joven Tierra adquirió los ingredientes esenciales para la vida.

Según los científicos, las imágenes de neutrones son ideales para buscar agua y otros compuestos con hidrógeno porque los neutrones rebotan fácilmente en el hidrógeno. En cambio, las imágenes de rayos X son mejores para encontrar depósitos de elementos pesados, como el hierro y el níquel, porque los rayos X se dispersan principalmente por el gran número de electrones de los átomos pesados.

Ninguna de las dos técnicas de obtención de imágenes daña o altera significativamente los meteoritos, a diferencia de otros métodos de análisis de la composición química de las rocas, que requieren el corte de finas láminas de los meteoritos. Aunque cada método de obtención de imágenes se ha utilizado por separado en el pasado, el equipo es uno de los primeros en utilizar las dos técnicas simultáneamente para crear instantáneas de rayos X y de haces de neutrones.

En el estudio piloto, el grupo examinó dos meteoritos cuyo contenido mineral y de agua ya se conocía bien para poder evaluar la precisión de los métodos de imagen combinados. Una de las rocas, denominada EET 87503, es un fragmento de la superficie del gran asteroide Vesta, pero también contiene material de otra variedad de asteroide rico en agua.

La película del meteorito EET 87503 muestra la superposición de imágenes de rayos X y neutrones. El púrpura y el naranja indican dos clases diferentes de minerales ricos en hierro; el verde indica los minerales que contienen agua en su estructura. (Vídeo por cortesía del NIST).

El otro meteorito, GRA 06100, rico en hierro y níquel, está clasificado como condrita, una roca que no ha sido alterada por fusión u otros procesos desde los primeros tiempos del sistema solar. También tiene una cantidad significativa de silicatos portadores de hidrógeno formados por la exposición pasada al agua.

Para crear vistas tridimensionales de los meteoritos, los investigadores utilizaron los haces de rayos X y neutrones para obtener imágenes de secciones transversales de las rocas. A continuación, se combinaron imágenes individuales de diferentes secciones transversales para crear una imagen en 3D, una técnica conocida como tomografía.

Los métodos de obtención de imágenes revelaron con precisión la ubicación de los minerales ricos en metales, los minerales de silicato, el agua y otros compuestos hidrogenados en los dos meteoritos. Las imágenes de neutrones identificaron y caracterizaron los granos de condrita de GRA 06100, que pudieron ser extraídos para su posterior estudio. Las imágenes en 3D pueden poner a prueba las teorías sobre cómo entró el agua en la roca y qué camino siguió el líquido para alterar la composición de los minerales y quedar unido a la muestra.

Aunque el agua representa el 70% de la superficie terrestre, la forma exacta en que esta sustancia llegó a nuestro planeta sigue siendo objeto de un largo debate. Algunos científicos planetarios sugieren que los meteoritos y los cometas -relictos helados del sistema solar exterior- trajeron el agua, junto con los componentes básicos de las proteínas esenciales para la vida, después de que se formara el núcleo de nuestro planeta. Otros sugieren que la Tierra adquirió el agua durante su formación, hace 4.500 millones de años, a partir de trozos de gas y polvo que envolvieron al sol naciente y se fusionaron para formar nuestro planeta.

El agua se presenta en dos formas: el agua ordinaria, formada por hidrógeno y oxígeno, y el agua pesada, formada por deuterio (hidrógeno con un neutrón añadido) y oxígeno. Una forma de determinar si los meteoritos fueron una fuente primaria de agua terrestre es comparar la abundancia relativa de estos dos tipos en las rocas con la abundancia relativa del agua en la superficie terrestre y bajo ella. Los científicos planetarios han medido la abundancia en algunos meteoritos, pero necesitan examinar un número mayor.

Las imágenes de neutrones y rayos X pueden ayudar en estos estudios. Al señalar la ubicación de los depósitos de minerales, metales y agua encerrados en los meteoritos, las imágenes podrían orientar a los investigadores sobre la mejor manera de cortar secciones de las rocas para poder medir estas abundancias, así como la composición de otros compuestos.

Tras esta prueba inicial, el equipo tiene previsto utilizar su técnica de imagen dual para estudiar meteoritos menos conocidos, de modo que su contenido en agua y minerales pueda ser cartografiado en detalle por primera vez.

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