Nuevas investigaciones señalan que toda el agua de la Tierra se originó de partículas de polvo con agua, presentes en la nebulosa que dio origen al Sistema Solar.  Crédito: Graham Cook, CC BY 2.0. Imagen recortada de la  original. 

Un nuevo análisis de  lavas provenientes del Manto profundo indica, que fueron las partículas de polvo con agua adsorbida las que dieron orígen al agua terrestre durante el proceso de formación del planeta, y no los bombardeos de cometas helados, asteroides u otros cuerpos.

Aunque las teorías existentes acerca de, de dónde proviene el agua de la Tierra dan por sentado que cometas ricos en hielo y asteroides golpearon el planeta luego de su formación, nuevos estudios dejan dichas ideas en el polvo. Un equipo de investigadores ha encontrado evidencia de que “La Tierra ha tenido agua desde los comienzos de su formación,”según la científica planetaria Lydia Hallis, directora del equipo.

Un nuevo trabajo sobre esta evidencia, publicado a principios de Noviembredel 2015 en la revista Science, señala que el agua de la Tierra, proviene de motas de polvo espacial con moléculas de agua adheridas, que fueron incorporadas al planeta durante su formación.

Hallis y sus colegas, siguieron el rastro del agua hasta sus orígenes en las motas de polvo, examinado flujos de lavas de 60 millones de años de la isla Baffin, en Canadá, que se originaron en zonas profundas del manto terrestre. En estas muestras de lava, las cuales luego de eruptadas se transformaron en roca al enfriarse, el equipo encontró un valor bajo del cociente de dos isótopos del hidrógeno específicamente , deuterio e Hidrógeno ordinario (D/H). El valor bajo del cociente indica con bastante certeza que el agua de la Tierra proviene de la nebulosa solar (un disco de polvo y gas, en rotación alrrededor del Sol primordial, del cual se formaron los planetas y los otros cuerpos del Sistema Solar.

En el Agua Pesada Reside la Respuesta

El Deuterio es un isótopo del Hidrógeno que contiene un neutrón; al agua que contiene Deuterio se la llama “agua pesada”. Los científicos Planetarios pueden usar el cociente Deuterio/Hidrógeno del agua en los reservorios planetarios para determinar el orígen de la misma. “Este cociente es la huella digital que identifica, de dónde proviene el agua en el Sistema Solar,” dijo Hallis. El agua terrestre reside no solamnete en lugares familiares como los océanos, aquíferos, y las nubes sino también en las rocas o en el magma permeados con moléculas de agua en zonas profundas del interior del planeta.

Los reservorios de agua cerca de la superficie terrestre, tales como los océanos, contienen Deuterio, pero no en las mismas concentraciones que cuando la Tierra se formó. Las concentraciones han cambiado debido al contacto con la atmósfera, corteza, y el manto superior y por el intercambio de moléculas y átomos entre esas diferentes capas. Aunque distintas porciones del manto se mezclan, Hallis piensa que la zona del manto profundo de donde provienen los flujos de lava de la isla Baffin, es una región aislada del  manto heterogéneo . Por lo tanto esos flujos de lava no se mezclaron con magma proveniente del manto superior o la corteza antes de ser eruptados, lo que les permitió preservar el valor original del cociente D/H, según ella y su equipo reportaron en su informe del 13 de Noviembre.

“Yo pienso que ellos ha realizado un buen intento de medir el cociente D/H original de la Tierra,” dijo El científico Planetario Benjamin Weiss del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge, quien no es parte de la investigación. El señaló que estas medidas marcan el primer paso hacia la verdadera comprensión del orígen del agua en la Tierra.

Los Cometas y los Meteoritos No Encajan

Usando la composición del Sol como un símil de la composición de la nebulosa que dio orígen al Sistema Solar, Hallis y sus colegas encontraron que el Sol es el único cuerpo del Sistema Solar que posee el mismo valor bajo del cociente D/H que el de los flujos de lava en estudio. No obstante, caundo ellos compararon las muestras de lava con los meteoritos , los cuales son pequeños trozos de cometas o asteroides que cayeron en la Tierra y fueron encontrados, todos los meteoritos mostraron  altos valores del cociente D/H. Esta discrepancia indica que, muy problemente, ni los asteroides y cometas ni los trozos de tales cuerpos son la fuente del agua terrestre, comentó Hallis.

Un estudio publicado poco más de un año atrás en Science también argumentó que la Tierra recibió el agua durante el proceso de formación, pero  realmente de  viejos meteoros llamados condritas carbonáceas. No obstante, el valor del cociente D/H que Hallis y sus colegas determinaron para el manto profundo es menor que el correspondiente a las condritas, dijo Hallis, sugieriendo que alguna cosa que precedió a aquellos meteoritos, por ejemplo el polvo nebular, fue quien trajo el agua.

Todavía, Weiss del MIT, dijo que conocemos muy poco acerca de los cocientes D/H correspondientes a todos los asteroides y cometas como para descartarlos como fuentes del agua terrestre.”El problema es, que nosotros no conocemos el rango completo de meteoritos”, explicó. “Nuestros meteoritos son simplemente una pequeña muestra de la enorme diversidad de asteroides que hay ahí afuera”.

En el futuro, los especialistas en meteoritos podrían descubrir algunas rocas espaciales con valores de los cocientes D/H cercanos a los que Hallis y su equipo encontraron en los flujos de lava. Mientras tanto, sus hallazgos “hacen definitivamente menos probable que los asteroides sean la fuente,” dijo Weiss.

Los otros planetas se formaron de manera similar 

Algunos científicos desafían la idea de que el agua siempre existió en la Tierra, porque el calor extremo del sistema Solar temprano habría evaporado cualquier vestigio de agua. Hallis dijo que aunque la Tierra haya y todavía esté perdiendo hidrógeno y por lo tanto agua, ella cree que la Tierra mantuvo la gran mayoría del agua. La gruesa atmósfera terrestre así como su campo magnético, los cuales desaceleran la erosión atmosférica haciendo un cerco a las partículas cargadas del viento solar, ayudan a reducir la pérdida de agua. Los otros planetas rocosos probablemente se formaron con agua, de la misma manera que la Tierra pero entonces la perdieron, Marte perdió su campo magnético y atmósfera protectores, mientras las condiciones en Venus causaron la rotura de la moléculas de agua, liberando hidrógeno al espacio.

“Si la Tierra se acretó de este modo, no hay ninguna razón para que Venus, Mercurio y Marte, y tal vez otros cuerpos rocosos en el sistema solar se hayan acretado también de esa manera,” dijo Hallis.

Fuente: EOS. Articulo original: https://eos.org/articles/earths-water-came-from-space-dust-during-planetary-formation

Material relacionado

• https://www.investigacionyciencia.es.proxy.timbo.org.uy:443/files/19848.pdf, “Orígen del agua en la Tierra“, excelente artículo de la mano de los reconocidos investigadores David Jewit y Edward Young, de carácter divulgativo, donde se presentan en forma detallada las teorías acerca del orígen del agua en la Tierra, repasando para ello el proceso de formación de nuestro planeta y de la Luna. El artículo muestra que este es un tema abierto, en intenso estudio. Recomendamos al lector que lo examine y le ayudará a tener una mejor comprensión del tema.
• https://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Rosetta_fuels_debate_on_origin_of_Earth_s_oceans,”Rosetta alimenta el debate sobre el orígen del agua de la Tierra“. Un artículo de la ESA,  rico en contenido, basado en los resultados del análisis del agua encontrada en 11 cometas bien estudiados incluyendo al Churyumov-Gerasimenko, de los cuales sólo uno tiene una composición isotópica del agua similar a la de la Tierra, mientras que el agua encontrada en los meteoritos provenientes del Cinturón de Asteroides , es de composición isotópica similar a la de la Tierra. Esto conduce a considerar que los asteroides fueron los probables aportadores del agua terrestre.
• https://apod.nasa.gov/apod/ap990907.html, ” Water found in space rock“, un artículo de “Astronmy Picture of the Day” (APOD) con la foto de una gota de agua atrapada en los cristales de un meteorito.
• https://carnegiescience.edu/news/solar-system-ice-source-earth%E2%80%99s-water, “Solar System Ice: Source of Earth Water” Este artículo se enfoca en el hielo de agua que se distribuía en gran parte del Sistema Solar primitivo, pero no en los materiales que inicialmnete se agregaron para formar la Tierra primitiva. La evidencia de estos hielos es ahora preservada en objetos tales como los cometas y las condritas carbonáceas. Los hallazgos del equipo contradicen las teorías dominantes acerca de la relación entre estos dos tipos de cuerpos y sugieren que los meteoritos, y los asteroides de los cuales provienen, son las fuentes más probables del agua terrestre.
• https://news.osu.edu/news/2014/12/17/study-hints-that-ancient-earth-made-its-own-water%E2%80%94geologically/ “Un estudio sugiere que la Tierra primitiva se proveyó su propia agua vía procesos geológicos”.  El estudio realizado por la Ohio State University defiende la hipótesis de que la Tierra se formó con grandes cantidades de agua en su interior (océanos de agua)  y ha estado  suministrando desde entonces agua a la superficie por el proceso de  Tectónica de Placas. Para probarlo trabajaron con experimentos en Física de altas presiónes y cálculos con ayuda de computadoras.  Un punto central del estudio es que algunas rocas que parecen totalmente secas al ojo humano, pueden contener agua, en la forma de átomos de hidrógeno en cavidades naturales y en los defectos de los cristales. El oxígeno es muy abundante en los minerales, así cuando un mineral contiene algo de hidrógeno, ciertas reacciones químicas pueden liberarlo para luego  combinarse con el oxígeno y formar agua.
• https://www2.warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/fresh_evidence_for/  “Fresh evidence of how water reached Earth found in asteroid debris“. Un estudio de la Warwick University publicado en el “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, que muestra la presencia de hidrógeno (facilmente detectable) y oxígeno en la atmósfera de una enana blanca, provenientes de la desintegración del agua contenida en un asteroide despedazado por la estrella. Con esto sugieren que el agua de la Tierra puede haber llegado por medio de asteroides y cometas ricos en agua que bombardearon la Tierra luego de su formación.
• https://lunarscience.nasa.gov/wp-content/uploads/2013/06/Water-in-the-Moon-and-Earth-Have-Same-Origins.mp3 , “Water in the Moon and Earth have the same origins” , es un Podcast de 16 minutos aprox., del “Lunar Science Institute” de la NASA. Hasta hace unos pocos años existía el concenso de que la Luna era totalmente seca. Pero varias áreas de investigación han revelado que existe efectivamente agua tanto en la superficie como en el interior de la Luna. Las últimas investigaciones apuntan a que el agua en el interior de la Luna y de la TIerra tienen el mismo orígen.  El postcad presenta el trabjo sobre este punto de los investigadores Alberto Saal (argentino) de la “Brown University” y Erik Hauri de la “Carnegie Institution of Washington”.
  

                           Sobre el Orígen del Agua en el Sistema Solar sugerimos  al lector los siguientes artículos:

• https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=4541 “The Solar System and Beyond is Awash in Water” .
• https://carnegiescience.edu/news/earth%E2%80%99s-water-older-sun “Earth´s Water is Older than the Sun“.
• https://www.astrobio.net/news-exclusive/cosmic-chemistry-gave-rise-water/ “The Cosmic Chemistry that gave Rise to Water“.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  Los Libros
• https://www.rsc.org/chemistryworld/2015/09/water-book-alok-jha, ” The Water Book“, “The Extraordinary story of our most ordinary substance”, del prolífico Dr. Alok Jha,  de carácter divulgativo sin perder el detalle y la precisión, hace un recorrido completo por la historia del agua dede el comienzo de los tiempos con las moléculas que le dieron orígen hasta el papel que ha cumplido y cumple en nuestra sociedad.
• https://www.springer.com/us/book/9781441984432 “The Chemical Cosmos, a Guide Tour” , un libro de Steve Miller publicado en el 2012 , que hace un raconto de la evolución química del Cosmos, destinado a informar del tema al lector interesado. (Disponible en Timbó). Un vistazo del libro por el propio Steve Miller puede verlo aquí.
• Cosmochemistry , un libro de Harry McSween y Gary Huss publicado en el 2010 por la Cambridge University Press, de carácter académico pero sumamente claro y preciso en el tratamiento.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Los Videos  (de menor a mayor en orden de dificultad):
• https://www.youtube.com/watch?v=BvrzM-BavDg , “Origin of Oceans“. Un corto de National Geographyc.
• https://www.youtube.com/watch?v=EIgb38nmp7w, “Origin of Water on Earth“. Un corto de “Video Learning”.
• https://www.youtube.com/watch?v=jGTPvHo938I , ” Where did the Earth´s water come from?”, video de aprox 57 minutos de Astronomy Cast, Episode 363, conducido por Fraser Cain (Universe Today) y la Dra. Pamela Gay de la Southeastern Illinois University.
• https://www.youtube.com/watch?v=l2iEDDTdNng, “Origins of Earth´s Oceans“, primera parte de una documental del Dr. Alessandro Morbidelli en la que también intervienen expertos en la materia como Michael Drake y Gary Haas. La segunda parte puede verla aquí.
• https://www.youtube.com/watch?v=pNTGtqEeoZM, “How did Earth Get its Water?” un video producido por la Universidad de Michigan de una clase del Prof. Ted Bergin  sobre el tema.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            Algunos estudios, no artículos, sobre el tema :
• • https://adsabs.harvard.edu/full/2006IAUS..229..381D, “Origin of Water in the Terrestrial Planets“, estudio realizado por  los investigadores Michael Drake y  Humberto Campins, presentado en el 229 Simposio de la IAU  de Asteroides , Cometas y Meteoros, que tuvo lugar en Buzios en el 2005, del cual reproducimos parte del resúmen. Primero descarta al bombardeo tardío (por asteroides y cometas) como responsable del aporte de agua a los cuerpos del sistema solar interior, basándose para ello en medidas de cocientes de composiciones isotópicas y moleculares provenientes de la espectroscopía de dichos cuerpos y de los meteoritos, en la hipótesis de que la muestra de asteroides, cometas y meteoritos con que se trabajó, así como las medidas sean representativas de los análogos en la época del bombardeo. El polvo contenido en el disco de acreción del cual se formaron los planetas rocosos, estaba bañado en un gas de hidrógeno helio y oxígeno. Las especies en fase gaseosa dominantes eran hidrógeno molecular, helio, agua y monóxido de carbono. Entonces los granos de polvo en el disco de acreción estuvieron expuestos y adsorbieron hidrógeno molecular y agua. Se examina la eficiencia de la adsorción de gas en el disco como un mecanismo por el cual los planetas rocosos se acretaron” húmedos”. Un modelo simple sugiere que los granos que acretaron la Tierra pueden haber adsorbido una cantidad de agua equivalente  a entre 1 y 3 océanos terrestres. La fracción de esta agua retenida durante la acreción es desconocida, pero estos resultados sugieren que al menos una porción del agua retenida en los planetas rocosos, puede haberse originado por adsorción.
  • https://www.lpi.usra.edu/books/AsteroidsIII/pdf/3031.pdf, ” Hydrated Minerals in Asteroids: The Astronomical Record“.
  • Si bien no disponemos del link, no podemos dejar de mencionar el trabajo del Lic. Julio Fernández y la Dra. Andrea Sosa presentado en la última Reunión Anual de la SUA, año 2015, cuyo resultado apunta a que, con alta probabilidad , el agua terrestre proviene de los asteroides .