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Francis VillatoroBorja TosarJuan Carlos GilGastón GiribetIgnacio Crespomodelo diferenciación núcleo manto tierrafracción masa manto aproximadamente 70-30composición planetaria referencia tipo tierracurva fósforo condiciones oxidantesdelta de iw-2 condición tipo tierracompromiso fósforo nitrógeno delta iw-2habitabilidad química de la tierraconcentraciones fósforo manto terrestremodelo reproduce concentración fósforoincertidumbres condiciones marcianasnitrógeno y procesos de desgasificacióncondiciones redox en el mantodesgasificación efectiva en condiciones oxidantespérdida de nitrógeno a la atmósferaJuan Carlos GilTierraMartefigura 1delta de IW-2artículo Yecuación 2LunaSpargaerenGastón GiribetBoltzmanndelta de IW
Condiciones Redox en el manto
Con
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Juan Carlos Gil explica que el nitrógeno es difícil de retener en el manto debido a procesos de desgasificación que dependen de las condiciones redox.
…simplificación porque dicen que buscan efectos de órdenes de magnitud, no reproducir la historia geológica de la Tierra, pero vamos, es que no les quedaba otra porque poco más hay donde rascar en las profundidades de la Tierra. Bueno, pues eso, el panel B de La figura 2 es lo que predice este modelo para un caso de referencia tipo Tierra, manteniendo fija la composición del planeta como os decía y una fracción de masa del manto similar a la terrestre: Este 70-30 que os decía antes y en el eje X varían las condiciones reales. La curva morada corresponde al fósforo, se ve que sube muy rápidamente a medida que las condiciones se hacen más oxidantes, que es a la derecha, y la curva azul es la del nitrógeno que hace justo lo contrario, disminuye. Azul y Morao, que ya les vale, se han lucido en la elección del colores, o sea, se necesita un buen rato y ampliar la figura para conseguir solamente distinguir los colores En fin, un comentario crítico, ya podrían haber utilizado otro par de colores Bueno, si veis la figura hay una banda en vertical que es de color verde alrededor de delta de IW-2 que es lo que los autores dicen que es tipo tierra, ¿vale? de Condición, semejante al núcleo tipo tierra y, o casualidad, es justo en esa banda donde se produce el compromiso entre ambas tendencias entre fósforo y nitrógeno. Hay suficiente fósforo retenido en el manto sin haber penalizado todavía demasiado al nitrógeno. Resumen de todo este rollo, según este modelo la Tierra se encuentra justito en esa especie de zona de ricitos de oro redox que anticipábamos antes, la zona de habitabilidad química Las dos líneas horizontales punteadas discontinuas que aparecen son las concentraciones observadas de verdad medidas en el manto terrestre de fósforo y nitrógeno se ve como el modelo reproduce razonablemente bien la concentración de fósforo observada en el manto terrestre han hecho otro cálculo para que esto no sea solamente mirándonos el ombligo con las condiciones de Marte y dentro de las incertidumbres también les sale bastante bien pero el modelo predice un orden de magnitud de nitrógeno más del que observamos y es que el nitrógeno es realmente puñetero porque no basta solo con retenerlo en el manto, se producen efectos de desgasificación que dependen además de forma acoplada también con las condiciones redos, o sea sería un proceso casi no lineal. En ambientes muy reductores parte de este nitrógeno puede quedar efectivamente retenido en los minerales del manto, pero en condiciones oxidantes la desgasificación es más efectiva y se puede perder a la atmósfera y no te cuento que eventualmente se puede perder al espacio, dependiendo de... De lo que le pasa al nitrógeno. Se preguntan a continuación los autores si es relevante la composición inicial del planeta, porque claro, no todos los planetas tienen por qué salir desde la casilla de salida con la misma proporción de nitrógeno y fósforo, y…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica cómo la fugacidad de oxígeno, un término utilizado en geoquímica, está relacionada con el potencial químico y sirve para medir la disponibilidad de oxígeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #13fugacidad de oxígeno y potencial químicobustita como referencia geoquímicacondiciones oxidantes y fugacidad de oxígeno…debido a la adición de esa partícula, en mi caso cargada, con las demás partículas reales Por supuesto esa partícula no seguía en la simulación, sino aquello explotaba, sino que simplemente calculaba la energía que suponía la adición de esa partícula, Calculaba el factor de Boltzmann y se hacía un promedio estadístico, y esto permitía estimar el potencial químico de exceso que se llama. Bueno, el caso es que la fugacidad de oxígeno, que es el término geoquímico, está relacionado con este potencial químico, de tal forma que cuanto mayor es esta fugacidad, más oxidantes son las condiciones; es fácil acordarse: más oxígeno, más oxidante, y cuanto menos, más reductoras. En el artículo utilizan una escala para esta fugacidad que denominan delta de IW, que es logarítmica; hay que tener cuidado con eso en las figuras, pero bueno, se entiende muy bien y que nada, es una medida de la disponibilidad de oxígeno que utiliza como referencia el equilibrio entre el hierro metálico que os definía antes y un metal. Esto es necesario, en geoquímica es habitual y el metal que utiliza es la bustita; que debe ser habitual, no lo conozco. Bueno, como os decía, en la pregunta científica los autores se fijaron en nitrógeno y fósforo, ambos bioelementos fundamentales; ambos forman parte de los ácidos nucleicos; ambos forman parte de procesos biológicos esenciales. El fósforo además es central,…
Juan Carlos Gil explica cómo el comportamiento geoquímico del fósforo y el nitrógeno difiere: el fósforo tiende al núcleo en entornos reductores, mientras que el nitrógeno se dirige a los silicatos del manto.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4 · Palabras #11fósforo afín al núcleo en reductoresnitrógeno migra a silicatos del mantocomportamiento geoquímico fósforo nitrógenofugacidad del oxígeno y fósforo litófilobiodisponibilidad de fósforo en el mantonitrógeno versus oxígeno en diagramasbiodisponibilidad nitrógeno y fósforocondiciones redox formación planetariacompromiso tendencias opuestaszona de rizitos de orohabitabilidad química redoxdistribución fósforo nitrógeno silicatosmodelo diferenciación núcleo manto gilmidiendo condiciones presión temperatura…como sabéis, en el metabolismo energético. Hablé mogollón del fósforo en el episodio 570, mientras que el nitrógeno a nadie se le escapa es un componente fundamental de las proteínas. Pero, y aquí empieza lo interesante, su comportamiento geoquímico, su tendencia por el núcleo o por el manto, que es de lo que estamos hablando, resulta que la experimentan de manera opuesta. En entornos muy reductores, el fósforo tiene mayor afinidad por el metal y por tanto tiende a incorporarse al núcleo, mientras que el nitrógeno migra preferencialmente hacia los silicatos del manto, O sea, en unas condiciones más oxidantes, cuando la fugacidad del oxígeno es mayor, el fósforo se vuelve más litófilo y por tanto se conserva bien en el manto, que es lo que nos interesa para su biodisponibilidad. ¿Cuánto más oxígeno hay? Pero al nitrógeno le ocurre lo contrario; esto se ve muy bien en un diagrama esquemático en la figura 1 del artículo. ¿Hay tendencias por tanto opuestas para la biodisponibilidad de nitrógeno y fósforo dependiendo de las condiciones redos en la formación del planeta? Bueno, pues cuando hay tendencias opuestas a menudo ocurre que existe un compromiso entre ambas, un intervalo ahí intermedio en el que en este caso ninguno de los dos elementos quedaría excesivamente secuestrado en el núcleo Una especie de zona de rizitos de oro, de nuevo, redox, ni demasiado reductora ni demasiado oxidante, adecuada para poder ser degustada En definitiva, la zona de, lo que llaman estos autores, la zona de habitabilidad química Pues para estudiar esto que os he introducido, los autores idean un modelo de diferenciación del núcleo-manto, muy sencillo. Parten de un montón de resultados publicados sobre cómo se distribuye el fósforo y el nitrógeno entre silicatos fundidos y hierro a distintas condiciones de presión, temperatura y fugacidad de oxígeno. Eso se lleva midiendo desde hace cientos de años y. Es lo que aparece en el panel A de la figura 2, donde si lo miráis se ven extraordinariamente claras las tendencias opuestas porque aparecen dos bandas coloreadas formando una X. Y luego plantean un modelo muy sencillo basado en esos datos que parametrizan…
Juan Carlos Gil describe cómo un modelo simplificado permite estimar la cantidad de nitrógeno y fósforo disponibles en el manto planetario, basándose en datos sobre la composición global del planeta y la afinidad de los elementos por el metal o silicato.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #9modelo simplificado planeta metal silicatocomposición global del planeta núcleoafinidad elemento metal silicato…tendencias opuestas porque aparecen dos bandas coloreadas formando una X. Y luego plantean un modelo muy sencillo basado en esos datos que parametrizan con esos datos experimentales que viene a ser un balance de masas muy sencillo dado fundamentalmente por la ecuación 2 en la sección de métodos del artículo Y con este modelo recalculan toda esta diferenciación dependiendo de las condiciones redos en el panel B de la figura 2 De tal forma que conociendo la composición global del planeta, la fracción de masa que corresponde al núcleo, este 2% de la luna, 30 de la Tierra y la afinidad de cada elemento por el metal o por el silicato se puede con este modelo así parametrizado llegar a saber cuánto nitrógeno y cuánto fósforo queda finalmente en el manto disponible para posibles bichitos. El método es extraordinariamente simplificado, es un modelo de juguete, para empezar es un proceso de una sola etapa y Sabemos que a la formación de la Tierra le ocurrieron múltiples cosas a medida que el planeta iba creciendo por acreción. Los autores justifican esa simplificación porque dicen que buscan efectos de órdenes de magnitud, no reproducir la historia geológica de…
Juan Carlos Gil explica que el nitrógeno es difícil de retener en el manto debido a procesos de desgasificación que dependen de las condiciones redox.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1modelo diferenciación núcleo manto tierrafracción masa manto aproximadamente 70-30composición planetaria referencia tipo tierracurva fósforo condiciones oxidantesdelta de iw-2 condición tipo tierracompromiso fósforo nitrógeno delta iw-2habitabilidad química de la tierraconcentraciones fósforo manto terrestremodelo reproduce concentración fósforoincertidumbres condiciones marcianasnitrógeno y procesos de desgasificacióncondiciones redox en el mantodesgasificación efectiva en condiciones oxidantespérdida de nitrógeno a la atmósfera…simplificación porque dicen que buscan efectos de órdenes de magnitud, no reproducir la historia geológica de la Tierra, pero vamos, es que no les quedaba otra porque poco más hay donde rascar en las profundidades de la Tierra. Bueno, pues eso, el panel B de La figura 2 es lo que predice este modelo para un caso de referencia tipo Tierra, manteniendo fija la composición del planeta como os decía y una fracción de masa del manto similar a la terrestre: Este 70-30 que os decía antes y en el eje X varían las condiciones reales. La curva morada corresponde al fósforo, se ve que sube muy rápidamente a medida que las condiciones se hacen más oxidantes, que es a la derecha, y la curva azul es la del nitrógeno que hace justo lo contrario, disminuye. Azul y Morao, que ya les vale, se han lucido en la elección del colores, o sea, se necesita un buen rato y ampliar la figura para conseguir solamente distinguir los colores En fin, un comentario crítico, ya podrían haber utilizado otro par de colores Bueno, si veis la figura hay una banda en vertical que es de color verde alrededor de delta de IW-2 que es lo que los autores dicen que es tipo tierra, ¿vale? de Condición, semejante al núcleo tipo tierra y, o casualidad, es justo en esa banda donde se produce el compromiso entre ambas tendencias entre fósforo y nitrógeno. Hay suficiente fósforo retenido en el manto sin haber penalizado todavía demasiado al nitrógeno. Resumen de todo este rollo, según este modelo la Tierra se encuentra justito en esa especie de zona de ricitos de oro redox que anticipábamos antes, la zona de habitabilidad química Las dos líneas horizontales punteadas discontinuas que aparecen son las concentraciones observadas de verdad medidas en el manto terrestre de fósforo y nitrógeno se ve como el modelo reproduce razonablemente bien la concentración de fósforo observada en el manto terrestre han hecho otro cálculo para que esto no sea solamente mirándonos el ombligo con las condiciones de Marte y dentro de las incertidumbres también les sale bastante bien pero el modelo predice un orden de magnitud de nitrógeno más del que observamos y es que el nitrógeno es realmente puñetero porque no basta solo con retenerlo en el manto, se producen efectos de desgasificación que dependen además de forma acoplada también con las condiciones redos, o sea sería un proceso casi no lineal. En ambientes muy reductores parte de este nitrógeno puede quedar efectivamente retenido en los minerales del manto, pero en condiciones oxidantes la desgasificación es más efectiva y se puede perder a la atmósfera y no te cuento que eventualmente se puede perder al espacio, dependiendo de... De lo que le pasa al nitrógeno. Se preguntan a continuación los autores si es relevante la composición inicial del planeta, porque claro, no todos los planetas tienen por qué salir desde la casilla de salida con la misma proporción de nitrógeno y fósforo, y…
Juan Carlos Gil resume los resultados de un modelo sobre la diferenciación núcleo-manto y explica cómo la concentración de fósforo en el manto varía significativamente dependiendo del tipo de estrella, mientras que la concentración de nitrógeno es más estable.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #8catálogo hipatía abundancia químicaratio fósforo-nitrógeno factor 15modelo spargaeren condiciones planetariasoxígeno fugacidad modelo exoplanetasnitrógeno estable en el mantofósforo varía en manto estelarconcentración fósforo cinco órdenes magnituddiferenciación del núcleo fósforofactor composición inicial estrellaproporción elementos pesados estrella…nitrógeno. Se preguntan a continuación los autores si es relevante la composición inicial del planeta, porque claro, no todos los planetas tienen por qué salir desde la casilla de salida con la misma proporción de nitrógeno y fósforo, y hacen algo que es muy Chulo. Utilizan un catálogo que se llama Hipatía, que recoge la abundancia química de estos elementos en estrellas cercanas y observan cómo hay una dispersión apreciable en el ratio fósforo-nitrógeno que varía aproximadamente en un factor de 15. Luego utilizan otro modelo publicado por un tal Spargaeren y colaboradores, que no sé si te suena Gastón; bueno, esto es geoquímica, que no tiene por qué ser tu campo. El caso es que a partir de condiciones estelares genera condiciones plausibles de planetas rocosos orbitándoles y no solo nitrógeno y fósforo sino la mayor parte de los elementos, también el oxígeno que necesitamos su fugacidad para el modelo. En resumen, que pueden aplicar su modelito a toda la población de exoplanetas que hemos visto y en las condiciones redox que hemos explorado en la figura 2. Y resumiendo, el resultado. Es que para el nitrógeno en la concentración que queda en el manto varía menos de un orden de magnitud. Bueno, no varía demasiado dependiendo del tipo de estrella, pero para el fósforo sí. Dependiendo del tipo de estrella, la concentración de fósforo en el manto puede cambiar hasta en 5 órdenes de magnitud. Así que, ¿la composición inicial importa? Dime. No, no, sin coorden, 100.000 veces Sí, sí, 100 .000 O sea, si solamente miras a la estrella tenemos un factor de 15 en composición inicial pero este mecanismo de diferenciación del núcleo según su modelo para el fósforo sobre todo puede hacer cambiar las cosas un valor, un factor de 100 .000 O sea que es más importante, de nuevo según este modelo, mucho más las condiciones de la diferenciación que el origen, que lo que tenías en la estrella. A mí eso me llama la atención muchísimo porque todo el mundo utiliza, no tenemos otra cosa de momento, utiliza ciegamente la proporción de elementos ligeros, ligeros no, pesados en la estrella para luego hacer sus cálculos de nubes moleculares y demás, al menos en planetas y al menos en planetas rocosos, esto apunta a otro sitio. Así que la Tierra se encuentra aparentemente en una región especialmente favorable, sobre todo en lo que respecta al fósforo. Lo curioso es que nuestro sistema solar no parece ser especialmente bendecido por la cantidad de fósforo y nitrógeno. Parecemos…