Parte del agua en la Tierra podría ser más antigua que el planeta mismo

JPL/NASA

Los modelos más extendidos dicen que el agua de la Tierra procedería de cometas y asteroides. Pero un nuevo estudio publicado en el Journal de Geophysical Research,ha encontrado que, al menos parte del líquido elemental para la vida, podría tener un origen que precede a nuestro planeta.

Un nuevo estudio co-dirigido por Peter Buseck, profesor en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio y en la Escuela de Ciencias Moleculares de la Universidad Estatal de Arizona, sugiere que el hidrógeno (el elemento más abundante en el Universo) provino, al menos parcialmente, de la nebulosa solar, una nube de gas y polvo que quedó después de que se formó el Sol.

Sin embargo, antes de explicar el enredado asunto, debemos recordar una pequeña lista de suposiciones.

La teoría más aceptada

Cuando el Sol se formó a partir de una nube molecular, éste se quedó con casi toda la materia dejando solo un poco para los planetas asteroides y cometas. Una vez que el Sol cobró vida con la fusión, un poderoso viento solar envió una gran cantidad de hidrógeno desde sus capas exteriores más allá de donde están los planetas rocosos internos: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.

El hidrógeno llegó a los gigantes gaseosos, y lo que es más importante, a los cometas y asteroides. Estos últimos son cuerpos helados y rocosos, que se cree contienen cantidades significativas de hidrógeno expulsado por el Sol temprano. Eventualmente estos cuerpos espaciales se convirtieron en un importante reservorio de hidrógeno.

Luego de la formación del Sol, se formó la Tierra, la cual al inició fue una bola fundida cuya superficie se mantenía en ese estado por colisión repetida con asteroides. Cuando éstos y los cometas golpearon esta joven Tierra caliente, el agua y el hidrógeno en ella fueron expulsados ​​al espacio. A medida que la Tierra se enfriaba con el tiempo, el agua se condensó y se quedó alrededor.

La evidencia de este proceso se encuentra en las proporciones de isótopos. La relación del isótopo pesado de hidrógeno deuterio con el hidrógeno normal es una firma química. Entonces, dos cuerpos de agua con la misma proporción deben tener el mismo origen. Y los océanos de la Tierra tienen la misma proporción que el agua en los asteroides. Esa es una versión muy simplificada de la teoría generalizada de cómo el agua llegó a la Tierra.

Pero…

Sin embargo, los científicos tenían dudas y en 2014, algunos de ellos estudiaron el tema observando meteoritos de diferentes edades. Primero observaron lo que se conoce como "meteoritos de condrita carbonácea", los cuales son los más antiguos que conocemos, y se formaron casi al mismo tiempo que el Sol. Son los principales bloques de construcción de la Tierra.

A continuación, estudiaron los meteoritos que creemos que se originaron en el gran asteroide Vesta, el cual se formó en la misma región que la Tierra, unos 14 millones de años después del nacimiento del sistema solar. Según este estudio de 2014, los meteoritos antiguos se parecían a la composición general del Sistema Solar y tenían mucha agua, por lo que se los ha considerado ampliamente como la fuente de agua de la Tierra.

Las mediciones en este estudio mostraron que estos meteoritos tienen la misma química que las condritas y rocas carbonosas que se encuentran en la Tierra. Los investigadores llegaron a la conclusión de que las condritas carbonáceas son la fuente más común de agua.

"El estudio muestra que el agua de la Tierra probablemente se acrecentó al mismo tiempo que la roca. El planeta se formó como un planeta húmedo con agua en la superficie", dijo en su momento Horst Marschall, uno de los autores del estudio.

No toda el agua pudo venir de los meteoritos

Ahora, este nuevo estudio le da la razón en parte a lo encontrado por el equipo de Marschall. Los autores dicen que los océanos y sus proporciones de isótopos pueden no contar toda la historia. "Es un punto ciego en la comunidad", dijo Steven Desch, profesor de astrofísica en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio en la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, Arizona.

Desch y los otros autores de este nuevo estudio apuntan a una investigación publicada en 2015 que muestra que los océanos pueden no ser representativos del agua primordial de la Tierra. Los océanos pueden haber recorrido un ciclo entre la superficie y un depósito de agua más profundo. Esto puede haber cambiado la relación con el tiempo y puede significar que esta agua más profunda representa al menos algo del agua primordial del planeta.

Y esa agua puede provenir directamente de la nebulosa solar, en vez de a través de los impactos de los cometas y asteroides. El estudio desarrolla un nuevo modelo teórico de la formación de la Tierra para explicar estas diferencias entre el hidrógeno en los océanos de la Tierra y en el límite núcleo-manto.

Este nuevo modelo muestra grandes asteroides con registro de agua formados en planetas hace miles de millones de años en la nebulosa solar que gira alrededor del Sol. Estos embriones planetarios sufrieron colisiones secuenciales y crecieron rápidamente. Eventualmente, dicen, una colisión suficientemente poderosa derritió la superficie del embrión más grande en un océano de magma. Este embrión más grande se convirtió en la Tierra.

Esta joven Tierra tenía la gravedad suficiente para mantener una atmósfera, y atrajo gases, incluido el hidrógeno, el más abundante. El hidrógeno en la nebulosa solar, que contenía menos deuterio y es más liviano que el asteroide, se disolvió en el hierro fundido del océano de magma en la Tierra. Luego fue llevado al centro de la Tierra por un proceso llamado fraccionamiento isotópico. El hidrógeno es atraído por el hierro y fue a parar al núcleo de la Tierra.

El deuterio, el isótopo pesado del hidrógeno, permaneció en el magma, que se enfrió para formar el manto de la Tierra. Los impactos continuos trajeron más agua y masa a la Tierra, hasta que alcanzó sus medidas actuales.

El punto clave en este nuevo modelo es que el hidrógeno en el núcleo de la Tierra es diferente al hidrógeno en el manto y en los océanos. El agua del núcleo tiene mucho menos deuterio. Y el nuevo modelo permitió a los autores estimar las cantidades de agua que provenían de los impactos de asteroides a medida que la Tierra crecía y evolucionaba, en comparación con la cantidad de agua proveniente de la nebulosa solar cuando se formó la Tierra.

"Por cada 100 moléculas de agua de la Tierra, hay una o dos que provienen de la nebulosa solar", dijo Jun Wu, profesor asistente de investigación en la Escuela de Ciencias Moleculares y en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona y co-autor principal del estudio.

La conclusión

Anteriormente, pensábamos que los únicos planetas que podrían tener vida en ellos tendrían que estar en un sistema solar rico en asteroides y cometas acuíferos. Pero ese puede no ser el caso. En otros sistemas solares, no todos los planetas similares a la Tierra tienen acceso a asteroides cargados de agua. El nuevo estudio sugiere que cualquier exoplaneta habitable podría haber obtenido agua de la nebulosa solar en su sistema. La tierra esconde la mayor parte de su agua en su interior. La Tierra tiene aproximadamente dos océanos en su manto y 4 o 5 en su núcleo. Los exoplanetas pueden ser similares.

"Este modelo sugiere que la inevitable formación de agua probablemente ocurra en exoplanetas rocosos suficientemente grandes en sistemas extrasolar", dijo Wu. "Creo que esto es muy emocionante", añadió.

Sin embargo, hay un punto de precaución en este nuevo modelo, y eso involucra el fraccionamiento de hidrógeno. No se comprende bien cómo cambia la relación deuterio a hidrógeno cuando el elemento se disuelve en hierro, el cual está en el centro de este nuevo modelo. Habría que estimarlo en este nuevo estudio.

En general, el nuevo estudio encaja bien con otras investigaciones sobre el agua de la Tierra. Una vez que se realice más trabajo en el fraccionamiento de hidrógeno, el nuevo modelo podrá ser probado más rigurosamente. De todos modos, es una buena noticia para la búsqueda de vida (tal y como la conocemos) fuera de la Tierra.


Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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