La Tierra, el planeta del agua. Imagen vía NASA.
La Tierra es rica en agua, y lo ha sido durante unos cuantos miles de millones de años, pero los científicos siguen debatiendo de dónde vino todo ese líquido que sustenta la vida. Se pensaba que al menos una parte había sido traída por cometas o asteroides, pero esa idea sigue sin explicar cómo acabó tanta agua en la superficie de la Tierra, y también en las profundidades. Ahora, un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Arizona (ASU), dirigido por Peter Buseck, ha presentado una nueva propuesta. El nuevo artículo revisado por pares fue publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets el 9 de octubre de 2018.
La nueva investigación sugiere que el agua de la Tierra provino tanto de material rocoso, como de asteroides, como de la vasta nube de polvo y gas que quedó tras la formación del sol, llamada nebulosa solar.
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El agua del océano de la Tierra es similar a la que se encuentra en los asteroides. Esa es una de las razones por las que los científicos han pensado durante mucho tiempo que la mayor parte del agua terrestre provino de un bombardeo de asteroides en los días del sistema solar primitivo. La proporción de deuterio -un isótopo de hidrógeno más pesado- con respecto al hidrógeno normal es una firma química única en diversas fuentes de agua. En el caso de los océanos de la Tierra, la proporción entre deuterio e hidrógeno se aproxima a la que se encuentra en los asteroides. Pero, según Steven Desch, también de la ASU y uno de los miembros del equipo:
Es un poco un punto ciego en la comunidad. Cuando la gente mide la proporción en el agua de los océanos y ve que es bastante parecida a la que vemos en los asteroides, siempre fue fácil creer que todo venía de los asteroides.
Algunas de las primeras aguas de la Tierra proceden de embriones planetarios que colisionan y que contienen agua de asteroides. Imagen vía J. Wu/S. Desch/ASU.
Jun Wu, de la ASU, es el autor principal del estudio. Añadió:
La nebulosa solar ha sido la que menos atención ha recibido entre las teorías existentes, a pesar de que fue el depósito predominante de hidrógeno en nuestro sistema solar primitivo.
Sin embargo, el hidrógeno de los océanos de la Tierra podría no representar el hidrógeno de todo el planeta. Las muestras de hidrógeno del interior de la Tierra, cerca del límite entre el núcleo y el manto, tienen notablemente menos deuterio, lo que indica que este hidrógeno puede no haber venido de asteroides, después de todo. Los gases nobles helio y neón, con firmas isotópicas heredadas de la nebulosa solar, también se han encontrado en el manto terrestre.
¿Cómo explicar estas diferencias? Los investigadores necesitaron desarrollar un nuevo modelo teórico de la formación de la Tierra para responder a esa pregunta. Según el modelo, la Tierra fue el mayor de los muchos embriones planetarios -también conocidos como protoplanetas- del sistema solar primitivo.
Esencialmente, su modelo muestra grandes asteroides anegados que acabaron formando planetas como la Tierra a través de colisiones.
Se cree que gran parte del agua de la Tierra procede de asteroides que impactaron en el planeta al principio de su historia. Imagen vía NASA/Don Davis.
La superficie de la joven Tierra era inicialmente un océano de magma. El hidrógeno y los gases nobles de la nebulosa solar fueron atraídos al embrión planetario, formando la primera atmósfera. El hidrógeno nebular, que contiene menos deuterio y es más ligero que el hidrógeno asteroidal, se disolvió en el hierro fundido del océano de magma.
El hidrógeno fue entonces atraído hacia el centro de la Tierra – un proceso llamado fraccionamiento isotópico. El hidrógeno llegó al núcleo gracias a su atracción por el hierro, mientras que gran parte del isótopo más pesado, el deuterio, permaneció en el magma que finalmente se enfrió para formar el manto. Los impactos de embriones planetarios más pequeños y otros objetos continuaron añadiendo agua y masa adicionales hasta que la Tierra alcanzó su tamaño final.
El resultado final fue que la Tierra tenía gases nobles en lo más profundo de su interior, con una relación deuterio-hidrógeno más baja en su núcleo que en su manto y océanos. La mayor parte del agua de la Tierra procedía de los asteroides, pero también de la nebulosa solar. Como señaló Wu:
Por cada 100 moléculas de agua de la Tierra, hay una o dos procedentes de la nebulosa solar.
Concepto artístico de la nebulosa solar -un disco gigante de gas y polvo- que rodeaba al joven sol al principio de la historia del sistema solar. Se cree que parte del agua de la Tierra también procede de aquí. Imagen vía ESO/L. Calçada.
¿Y qué pasa con los cometas, ya que tienen tanta agua-hielo? Según Desch:
Los cometas contienen muchos hielos, y en teoría podrían haber suministrado algo de agua. Pero hay otra manera de pensar en las fuentes de agua en los días de formación del sistema solar. Dado que el agua es hidrógeno más oxígeno, y el oxígeno es abundante, cualquier fuente de hidrógeno podría haber servido como origen del agua de la Tierra.
Además, los cometas tienen una mayor relación deuterio-hidrógeno (D/H), por lo que en realidad no son buenas fuentes para el agua de la Tierra. La relación D/H del gas de hidrógeno en la nebulosa solar era sólo de 21 ppm, demasiado baja para haber suministrado la mayor parte del agua de la Tierra. Los asteroides son una fuente mucho mejor, junto con la nebulosa solar.
Los resultados del nuevo estudio también podrían tener implicaciones para los exoplanetas rocosos que orbitan alrededor de otras estrellas, como la supertierra Wolf 1061c en esta imagen conceptual del artista. Muchos de ellos podrían tener abundante agua, como la Tierra. Imagen vía NASA/Ames/JPL-Caltech.
Nuestros resultados sugieren que la formación de agua es probablemente inevitable en planetas rocosos suficientemente grandes en sistemas extrasolares.
Finalmente: El origen del agua de la Tierra se ha debatido durante mucho tiempo, pero este nuevo estudio apunta a una fuente -la nebulosa solar, o nube de gas y polvo que quedó tras la formación del sol- que hasta ahora se había pasado por alto en su mayor parte. El nuevo trabajo, basado en modelos informáticos, puede tener implicaciones para los mundos rocosos que orbitan alrededor de estrellas lejanas.
Fuente: Origin of Earth’s Water: Herencia condrítica más ingestión nebular y almacenamiento de hidrógeno en el núcleo
Via Arizona State University
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