Construyendo un mundo II: luz, fuego, destrucción, ¿vida?

Esta es la segunda parte de la pequeña serie de "Construyendo un mundo" en la que trato de explicar qué mecanismos han hecho que la Geosfera, es decir, la parte rocosa de la Tierra, funcione tal y como lo hace hoy en día y por lo tanto podáis aplicar esos mismos mecanismos para construir vuestro propio mundo (¿podríamos acuñar ya el término earthbuilding para lo que estamos haciendo aquí?)

En el capítulo anterior, que podéis leer aquí expliqué a grandes rasgos la formación del Sistema Solar y los planetas durante el llamado por algunos Eón Caótico; aunque este nombre aún no sea oficial le viene como anillo al dedo. Os recomiendo que le echéis un vistazo si no estáis familiarizados con el tema. Si ya lo estáis, podéis seguir con el resto de la entrada sin problemas.

Habíamos dejado nuestra historia hace unos 4.600 millones de años atrás, en el momento en que nuestro planeta nació del disco protoplanetario, en Eón conocido como Precámbrico. ¿Qué es un Eón? pues es una de las unidades mayores en las que se divide la historia de la Tierra según el registro geológico. El Precámbrico vendría a ser como la Prehistoria, tenemos muy pocos datos de lo que pasaba ahí, o bien porque las rocas que se formaron entonces ya no están, o porque están tan deformadas por los procesos geológicos posteriores que la información que puedes extraer de ellas acerca de cómo era nuestro mundo cuando se formaron es muy limitada. Sin embargo, este Eón comprende la mayor parte de la historia de nuestro planeta, unos 4.000 millones de años. Los 600 millones restantes pertenecen al Fanerozoico, el Eón en el que ahora mismo estamos. Estos Eones se dividen en Eras. Hoy vamos a hablar de lo que sucedió en la primera de todas ellas. Abarcó aproximadamente 600 millones de años y, como conté en la entrada anterior, fue bautizada en honor al señor griego del Inframundo. Damas y caballeros: bienvenidos al Hádico.

One hell of a planet (Science Photo Library/Corbis)

El gran impacto

Érase una vez un planeta llamada Theia que viajaba sola por un Universo inhóspito, plagado de peligros. A su alrededor se sucedían explosiones de rocas flotantes, empujadas por el inevitable destino de la atracción gravitatoria. Ella misma sentía violentas sacudidas en sus entrañas de todos aquellos que la veían pasar demasiado cerca y no podían resistirse al encanto de sus esféricas curvas. Theia soñaba con hallar un lugar tranquilo donde reposar y orbitar grácilmente en torno a su joven estrella. Pero el destino es cruel y tenía otros planes para ella. 

Un día, vio a lo lejos un planeta similar a ella, Tellus. Era hermosa, más grande, pero igualmente redonda, roja como el ocaso y ardiente como el sol. Theia no pudo evitar sentirse atraída. Fue un amor a primera vista. La primera vez pasó de largo, pero ya nunca más podría olvidarla y cada vez que se encontraban se iban acercando más y más. Una noche, por fin corrió a su encuentro. Ya no podían aguantar más seguir amándose en la distancia. Ambas se unieron con pasión desmedida. Sin embargo, aquel abrazo prohibido, las destruyó. 

De entre los escombros de sus despedazadas vidas, nacieron sus hijas. La mayor se llamaba Tierra y la pequeña, Luna. Las dos, en armonía, siguieron orbitando al Sol durante muchos Eones y por fin pudieron disfrutar la paz que sus madres añoraron, pero jamás consiguieron tener. 

Fin.

¿Fin? Ni mucho menos. Fue sólo el principio. Pero existe un motivo por el que los cuentos acaban cuando nace el bebé de la princesa y es que las infancias rara vez son bucólicas. La Tierra había recibido todo el calor del abrazo pasional de sus madres. Se había convertido en una bola de fuego gigante y, no sólo eso, parte de la masa eyectada por el impacto de Theia (que tenía el tamaño aproximado de Marte) se desintegró y formó una atmósfera de vapor de roca. Si en esa época hubiese habido meteorólogos, en vez de granizadas anunciarían lluvias de guijarros, de meteoritos y de lava. Este fue el comienzo del Hádico, la Era más antigua de nuestro planeta. Y aunque cueste creerlo, que los inicios hayan sido tan catastróficos ha marcado para siempre la trayectoria vital de nuestro mundo y lo han hecho tal y como es hoy, con todas sus consecuencias, incluida la aparición de la vida.

Magia magmática: 

Sintiéndolo mucho, ha llegado la hora de hablar de química. En concreto, de la clasificación Goldschmidt, que agrupa de los elementos químicos según cómo se asocian con otros elementos en la naturaleza.

Los elementos siderófilos: hierro (Fe), nickel (Ni), oro (Au), platino (Pt) etc. tienden a formar enlaces metálicos y aleaciones con hierro.

Los elementos calcófilos: cobre (Cu), Zinc (Zn), plomo (Pb) forman enlaces covalentes con el azufre (S).

Los elementos litófilos: silicio (Si), potasio (K), calcio (Ca), litio (Li), magnesio (Mg) etc. forman enlaces iónicos con el oxígeno (O).

Los elementos atmófilos: nitrógeno (N), carbono (C), hidrógeno (H) y los gases nobles, forman enlaces covalentes (bueno, los gases nobles no), aunque también pueden formar compuestos con el oxígeno, como CO2 o H2O. Se les conoce como atmófilos porque suelen estar en forma gaseosa.

Clasificación Goldschmidt de los elementos (Wikipedia)

Ahora volvamos a nuestra bola de fuego. Aún en estado casi completamente líquido, estos elementos van a unirse con aquellos que les gustan. Primero, el hierro y otros elementos siderófilos van a unirse formando enlaces metálicos y, al ser más densos, se van a hundir hasta el centro del planeta formando el núcleo. Los elementos calcófilos se unen con el azufre y se concentran también cerca del núcleo, pero van a ser expulsados hacia el manto. Los litófilos, en cambio, van a permanecer en el manto y van a formar, en su parte más externa, la corteza. Los compuestos de estos elementos (mayormente silicatos) son menos densos que los sulfuros metálicos y las aleaciones de hierro y por eso se disponen sobre ellos, más cerca de la superficie. Finalmente, los elementos atmófilos van a formar los gases de la atmósfera. Así, la Tierra, ya desde sus inicios, quedó diferenciada en tres capas: corteza, manto y núcleo.

Proceso de diferenciación del planeta durante su formación (Museo de Historia Natural Smithsonian)

Las primeras cortezas se formaron en los aproximadamente 10 M.a. posteriores al impacto. Esto significa que la Tierra se enfrió relativamente rápido, aunque el manto aún se encontraba muy caliente y estaba sometido a vigorosas corrientes de convección que hacían que la actividad magmática fuese muy intensa, dando lugar a auténticos océanos de lava alimentados, no sólo por el magmatismo, sino también por la lluvia de silicato fundido de la primitiva atmósfera terrestre, cuya presión era 27 veces mayor que la actual. Sin embargo, esa alta presión permitió que el agua pudiera mantenerse en estado líquido en la superficie, formando unos primitivos océanos incluso cuando la temperatura de la superficie no bajaba de los 230ºC. ¿Cómo sabemos que había agua líquida? Pues gracias a unos pocos supervivientes de la época que aún nos pueden contar un poco de lo que ocurría allí: los zircones. (Cualquiera que me haya leído en twitter ya sabe que pienso que los zircones son cool as fuck, pero sobre todo son old as fuck. Se han encontrado zircones de hasta 4.100 M.a. de antiguedad, son los minerales más antiguos del planeta). También algunos de estos zircones nos sugieren que tal vez haya habido vida en los primitivos océanos hadeanos. Pero estas evidencias aún no son concluyentes y es que extraer información de estos pequeños ancianitos no es fácil, pero sin duda, de ser así revolucionaría por completo nuestra comprensión de cómo se originó la vida en nuestro planeta y de cómo podría originarse en otros mundos.

Peeero...por desgracia, aunque hubiese sido así, no duraron mucho, pues hace unos 4.000 M.a. tuvo lugar el Gran Bombardeo, una serie de lluvias de meteoritos que provocaron la volatilización de los océanos de la Tierra, un efecto conocido como runaway greenhouse gas effect, que básicamente consiste en que la acumulación de gases invernadero y el aumento de la temperatura en la superficie hacen que el agua alcance su punto de ebullición. Tened en cuenta que las nubes de roca vaporizada se habían ido condensando y desapareciendo a medida que el planeta se enfriaba, dejando una atmósfera bastante menos densa, compuesta mayoritariamente por CO2 y vapor de agua. El súbito aumento de la temperatura provocado por estos impactos hicieron que todos los océanos hirvieran, aniquilando cualquier forma de vida que se hubiese formado en ellos. De haber existido, habría sido la primera extinción masiva de la historia de la Tierra y seguramente la más eficiente de todas (la del Pérmico se quedó en una quasi-aniquilación total).Y no habríamos levantado cabeza de no ser por otra de las consecuencias de la diferenciación magmática de nuestro planeta.

¿Os acordáis de los vientos solares? ¿Esos chorros de plasma altamente energético que provocaban las auroras boreales? Bien, pues también provocan cáncer. La radiación es tan poderosa que rompe los enlaces de las moléculas orgánicas. Realmente, el cáncer no tiene tiempo de aparecer, cualquier forma de vida se freiría mucho antes. Sin embargo, sabemos que, al menos, desde hace unos 3.500 M.a. nuestro planeta tiene un escudo protector que desvía la radiación de los vientos solares, y además es lo que permite que todo nuestro sistema de telecomunicaciones funcione. Así que demos las gracias al campo magnético terrestre por todo lo bueno que tiene la Tierra: habitabilidad e internet.

Geodinamo vs viento solar (NASA)

Origen del campo
magnético (USGS)

El origen de este campo magnético, la magnetosfera, se encuentra en el núcleo externo terrestre, que está compuesto por elementos siderófilos, mayoritariamente hierro, níquel con trazas de oro y tierras raras. Esta capa se encuentra en estado líquido, a diferencia del núcleo interno que, debido a la altísima presión a la que está sometido, se encuentra en estado sólido. Sin embargo, no todo es paz por estos lares, el núcleo está contaminado por otros elementos más ligeros que no son siderófilos y esto no es de su agrado. Por eso, estos tienden a estar separados y a ser expulsados del núcleo. Esto, sumado a la progresiva solidificación del núcleo interno hace que se generen corrientes convectivas de este magma metálico. La corriente convectiva genera corriente eléctrica (el hierro es un elemento ferromagnético), que a su vez produce un campo magnético. Este proceso, denominado geodinamo, se sostiene a sí mismo siempre y cuando se den tres condiciones: que el planeta tenga una velocidad de rotación moderada, que el núcleo esté compuesto de hierro u otro metal ferromagnético y que haya convección en el núcleo externo, por lo que, cuando este pierda calor y se solidifique, el campo magnético desaparecerá o se debilitará considerablemente. Y más nos vale tener un planeta B para entonces.

Desconozco por completo si Kameron Hurley basó en esto que las naves-mundo en Las Estrellas Son Legión generen cáncer, pero me parece una posibilidad más que factible ya que un mundo orgánico sin un campo magnético sería completamente vulnerable al viento solar y la manifestación de este problema en su superficie sería, precisamente, un cáncer. De ser así, me parece una forma genial y muy original de abordar el tema de la necesidad de un campo magnético para la habitabilidad planetaria. Y tampoco es algo que muchos escritores, tanto de fantasía como de ciencia ficción tengan especialmente en cuenta a la hora de crear sus mundos, como si se diese por hecho de que es así y no hay más. Obviamente, mi conocimiento de mundos fantásticos es limitado; no he leído todo lo que hay ahí fuera (si conocéis alguno, por favor, comentadlo). Pero creo que sí es un tema que da para jugar mucho. Más adelante, cuando hable de habitabilidad planetaria en detalle, me propongo buscar toda la información que pueda sobre planetas con campos magnéticos. Por ahora sólo diré un par de cosas. 

1) El tamaño importa: no creéis ningún planeta más pequeño que la Tierra porque perderá su campo magnético bastante rápido. Ese es el caso de Marte, por ejemplo.

2) Que los días no sean eternos: si vuestro planeta tiene una velocidad de rotación muy lenta, como le pasa a Venus (243 días terrestres) o a Mercurio (56 días) su campo magnético será demasiado débil.

Modelo de un campo magnético entre
y durante inversiones (Nature)

3) Do not mess up with it: las alteraciones del campo magnético a nivel global pueden acabar muy mal. Así que, por favor, informaos bien antes de hacer nada demasiado dramático, como que los polos se inviertan cada 100 años o algo así. Tened en cuenta de que cada vez que se invierten los polos hay un breve período actividad caótica en el que el campo magnético se debilita, que suele durar unos miles de años. Siempre queda un remanente, en forma de múltiples polos norte y sur, que hacen que todo no se vaya a la mierda. Y realmente no hay muchas evidencias de que las extinciones masivas coincidan con inversiones geomagnéticas. Sin embargo un cambio tan exagerado como ese haría que la geodinamo fuese muy inestable y, a largo plazo, sí que tendría consecuencias.

Esto es todo por ahora. En el próximo capítulo, enlazaré el Hádico con la siguiente Era, el Arcaico para explicar más detalladamente el origen de las cortezas y de una primitiva tectónica.

Bibliografía

N. H. Sleep, K. Zahnle, P. S. Neuhoff (2001): Initiation of clement surface conditions on the earliest Earth, Proceedings of the National Academy of Sciences 98 (7) 3666-3672; DOI: 10.1073/pnas.071045698

C. Goldblatt, K. J. Zahnle1, N. H. Sleep, and E. G. Nisbet (2010) The Eons of Chaos and Hades, Solid Earth, 1, 1–3

Weiss, Nigel (2002). "Dynamos in planets, stars and galaxies". Astronomy and Geophysics. 43 (3): 3.09–3.15.  doi:10.1046/j.1468-4004.2002.43309