Hibonita, el hermoso cristal azul que revela los violentos inicios del Sol

Ilustración que muestra al Sol rodeado de un disco de gas y polvo antes de la formación de los planetas y una imagen de cristales de hibonita Derechos de autor de la imagen Field Museum, University of Chicago, NASA, ESA
Image caption Los cristales azules de hibonita datan de una época en la que el Sol estaba rodeado por un disco de gas y polvo, antes de la formación de los planetas.

¿Cómo fue el Sol en sus inicios?

Los autores de un nuevo estudio comparan al Sol primitivo con un niño de comportamiento explosivo.

"El Sol fue muy activo en sus primeros años de vida, tuvo más erupciones y emitió una corriente más intensa de partículas cargadas. Pienso en mi hijo, él tiene tres años, es muy activo también", señaló Philipp Heck, investigador del Museo Field de Chicago, Estados Unidos, y uno de los autores del estudio publicado en la revista Nature Astronomy.

El Sol surgió hace 4.600 millones de años, unos 50 millones de años antes de que se formara la Tierra, y es muy difícil hallar objetos que permitan descifrar la primera etapa del Sol.

Pero existe un verdadero tesoro en este aspecto para la ciencia: el meteorito Murchison, que cayó en Australia en 1969.

Derechos de autor de la imagen Field Museum
Image caption Es muy difícil hallar en la Tierra objetos con pistas de los inicios del Sistema Solar, anteriores a la formación de nuestro planeta. El meteorito Murchison, donde se encuentran los cristales de hibonita, es un tesoro para la ciencia.

"Es un meteorito muy importante para la ciencia porque contiene material que se formó en las etapas iniciales en la historia del Sistema Solar, incluyendo los minerales que nosotros estudiamos, llamados hibonitas", explicó a BBC Mundo Levke Kööp, cosmoquímica de la Universidad de Chicago y autora principal del estudio.

"Y también contiene granos presolares, material producido en torno a otras estrellas antes de que se formara el Sistema Solar", agregó.

Analizando los cristales de hibonita en el meteorito de Murchison, más antiguos que la Tierra, los científicos encontraron claves de la fase temprana del Sol.

"Casi nada en el Sistema Solar es lo suficientemente antiguo como para confirmar realmente la actividad del Sol temprano, pero estos minerales de los meteoritos en las colecciones del Museo Field son lo suficientemente antiguos. Probablemente sean los primeros minerales que se formaron en el Sistema Solar", afirmó Heck.

Cristales azul claro

Los cristales de hibonita "se formaron hace más de 4.500 millones de años y conservan un registro de algunos de los primeros eventos que tuvieron lugar en nuestro Sistema Solar", señaló Kööp.

Derechos de autor de la imagen Gentileza Levke Kööp
Image caption La cosmoquímica Levke Kööp, de la Universidad de Chicago, usó un laser para fundir cristal de hibonita y liberar los gases de helio y neón atrapados en su interior durante miles de millones de años.

En sus primeros días antes de que se formaran los planetas, el Sistema Solar estaba formado por el Sol con un enorme disco de gas y polvo que giraba en espiral a su alrededor y que daría lugar a los planetas.

A medida que el disco se enfriaba, comenzaron a aparecer los primeros minerales que formaron cristales de hibonita.

"Los granos minerales más grandes de meteoritos antiguos son solo unas pocas veces mayores que el diámetro de un cabello humano", señaló Andy Davis, otro de los autores del estudio.

"Cuando observamos un montón de estos granos bajo un microscopio, los granos de hibonita se destacan como pequeños cristales azul claro, son bastante hermosos".

Derechos de autor de la imagen Levke Kööp
Image caption En la imagen se ve material del meteorito disuelto para su estudio. Los minerales presentes en los meteoritos del Museo Field "probablemente sean los primeros que se formaron en el Sistema Solar", afirmó Heck.

Kööp explicó a BBC Mundo que identificó inicialmente los cristales de hibonita usando un microscopio óptico.

"Luego los caractericé usando un microscopio de electrones en la Universidad de Chicago y en el Museo Field".

Un paso clave fue lograr que la hibonita liberara gases de helio y neón atrapados en el mineral durante miles de millones de años.

"Los análisis del helio y el neón los hicimos en ETH Zurich (una universidad de ciencia y tecnología en Suiza), donde hay un espectrómetro de masas de alta sensibilidad. Durante el análisis usamos un láser para fundir cristal de hibonita y liberar así el helio y el neón en su interior", señaló la experta.

"Obtuvimos una señal sorprendentemente grande, que mostraba claramente la presencia de helio y neón. Fue increíble".

La clave de los gases

Pero ¿por qué la presencia de helio y neón indica un pasado violento del Sol?

Derechos de autor de la imagen Andy Davis University of Chicago
Image caption Los cristales de hibonita "se formaron hace más de 4.500 millones de años y conservan un registro de algunos de los primeros eventos que tuvieron lugar en nuestro Sistema Solar", señaló Kööp.
Derechos de autor de la imagen Levke Kööp
Image caption Así se ve el cristal de hibonita en una de las imágenes captadas por Kööp con un microscopio de electores.

"El helio y el neón son gases nobles inertes que no forman enlaces químicos con otros átomos en el cristal de hibonita", explicó Kööp a BBC Mundo.

"Por lo tanto, no habrían sido incorporados en los cristales de hibonita cuando estos se formaron. El helio y el neón, sin embargo, pueden producirse en la hibonita si esta es irradiada con partículas energéticas".

"Al encontrar helio y neón en las hibonitas, por lo tanto, sabemos que estas fueron irradiadas".

Los cristales de hibonita son ricos en calcio y aluminio. Cuando el joven Sol despidió estallidos de radiación al espacio, los protones disparados entraron en colisión con átomos de calcio y de aluminio en la hibonita, haciendo que esos átomos se separaran en átomos más pequeños de helio y neón.

"A pesar de que los cristales de hibonita son muy pequeños y muchos tienen menos de 100 micras de diámetro, aún fueron capaces de retener estos gases nobles altamente volátiles que se produjeron a través de la irradiación del joven Sol hace tanto tiempo", señaló Kööp.

"Un niño con mucha energía"

Según la experta, "si bien el Sol aún emite partículas, la cantidad era mucho mayor en el pasado cuando aún estaba rodeado de un disco de gas y polvo".

Derechos de autor de la imagen NASA
Image caption "El Sol fue muy activo en sus primeros años de vida, tuvo más erupciones y emitió una corriente más intensa de partículas cargadas", afirmó Heck.

El helio y neón presentes en los cristales de hibonita proporcionan la primera evidencia concreta de la actividad temprana del Sol.

"Sería como si solo conocieras a alguien como un adulto tranquilo y tuvieras razones para creer que alguna vez fueron niños activos, aunque no tienes pruebas", señaló Heck.

"Pero si pudieras subir a su ático y encontrar sus antiguos juguetes rotos y libros con las páginas arrancadas, sería evidencia de que la persona alguna vez fue un niño con mucha energía".

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