Los planetas rocosos como la Tierra se formaron por la agregación de millones de pequeños cuerpos. Algunos de sus rasgos actuales fueron esculpidos por la colisión final de embriones planetarios, cuerpos similares a los mayores asteroides que hoy conocemos, como Ceres y Vesta.
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Así pues, el pasado terrestre estuvo marcado por materiales que quedaron parcialmente deshidratados, al estar sometidos a altas temperaturas y presiones intrínsecas a su tamaño y a las gigantescas colisiones que experimentaron.
Entonces, teniendo en cuenta el papel esencial que desempeña el agua en nuestro planeta –no solo en la atmósfera y la hidrosfera, sino también en la corteza y en el manto terrestre–, surge la pregunta: ¿de dónde vino?
Formación de la Tierra: los bloques constitutivos
Para profundizar en esos procesos primigenios disponemos de los isótopos: algunos elementos químicos poseen en sus núcleos un diferente número de neutrones, lo que cambia ligeramente su masa atómica y propiedades.
De hecho, la composición de las rocas que conforman la Tierra posee las tres variedades de oxígeno conocidas: ¹⁶O, ¹⁷O y ¹⁸O. Esos tres isótopos participan de manera decisiva en la formación de rocas, bien sean basaltos, granitos o esquistos, por poner algunos ejemplos de las que dominan nuestro planeta. Las proporciones de isótopos de oxígenos en esas rocas terrestres revelan una conexión directa con los asteroides asociados a los meteoritos condríticos ordinarios o de un mineral llamado enstatita, indicando que tales cuerpos fueron mayoritarios como bloques constitutivos de nuestro planeta.
Sin embargo, tales asteroides se suelen caracterizar por haberse formado a altas temperaturas. En consecuencia, perdieron buena parte del agua que, en algunos casos, sabemos que contenían. El misterio del origen del H₂O terrestre permanece.
El hidrógeno pesado o deuterio como respuesta
En la disciplina de la cosmoquímica es habitual comparar el agua de nuestros océanos con la que quedó almacenada en otros cuerpos del sistema solar. En el agua de la Tierra domina el hidrógeno, el átomo más sencillo, cuyo núcleo contiene un protón. Sin embargo, un 1,5 % de las moléculas de agua de los océanos contienen un átomo de deuterio. Y el deuterio es un hidrógeno algo especial: posee un protón y un neutrón, lo que le confiere una mayor masa.
Sin entrar en más detalles, la idea clave es que las proporciones de deuterio en el agua podrían conservarse en procesos externos de aporte de agua a la Tierra. Al menos, es una aproximación que nos puede servir para buscar una conexión con otros objetos del sistema solar.
Lo que nos cuenta el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko
Una de las misiones espaciales estrella de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) fue Rosetta, dedicada al estudio y cartografiado exhaustivo del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Durante los dos años que siguió de cerca al cometa, pudo estudiarlo con una instrumentación puntera; los resultados supusieron un avance sin precedentes en nuestra comprensión de la naturaleza, comportamiento y evolución de esos objetos helados.
Los cometas son una amalgama porosa de pequeñas partículas minerales, hielos y materia orgánica. En particular, el hielo de agua suele dominar, y al ser calentado se sublima y pasa a formar parte de la coma del cometa.
Los estudios pioneros realizados en 2014 para determinar la proporción de deuterio en el 67P/Churyumov-Gerasimenko revelaron una sorpresa: se encontró una concentración más alta de deuterio que en cualquier cometa, cerca de tres veces mayor a la presente en los océanos de la Tierra. Eso parecía indicar que quizás ese tipo de cometas no eran la panacea y no podían haber transportado a lo largo de los eones el agua de nuestro planeta.
Kathleen Mandt, una de las investigadoras del equipo de la misión Rosetta, quedó intrigada por esos resultados inesperados. Eso la motivó a recalibrar las observaciones teniendo en cuenta el efecto que la presencia de polvo micrométrico pudo tener en el estudio previo. Al fin y al cabo, Rosetta se encontraba dentro de la propia coma del cometa. Las conclusiones acaban de ser publicadas en Science Advances.
No ha sido una tarea fácil: Mandt ha empleado una técnica avanzada de cálculo estadístico para automatizar el laborioso proceso de aislar agua rica en deuterio en más de 4 000 mediciones obtenidas por la sonda Rosetta en la coma de gas y polvo que rodea al 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Resultados consistentes
El fruto de esos nuevos cálculos no puede dejarnos indiferentes: al parecer, la llamada familia de cometas de Júpiter puede haber contribuido significativamente a traer el agua a la Tierra.
Se trata de un almacén de cuerpos helados con periodo orbital alrededor del Sol menor a 20 años que queda sometido al entorno gravitatorio de ese planeta gigante. Incluso hoy nos alcanzan desde allí meteoroides de dimensiones significativas, que a veces producen caídas de meteoritos.
Pues bien, esos cometas poseen una proporción de deuterio prácticamente idéntica a la que encontramos en el agua de los océanos terrestres.
Este nuevo resultado, que relaciona el agua de la Tierra con la contenida en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, es coherente con las mediciones realizadas de las proporciones de deuterio en el agua sublimada de otros cometas de esa familia.
En cualquier caso, para conocer si ha habido otras fuentes de H₂O significativas, todavía habrá que estudiar ciertos objetos hidratados del cinturón de asteroides. Es el caso de Ceres, cuyo contenido en agua supera incluso al de nuestro propio planeta, por lo que lo hemos situado como objetivo de una futura misión espacial. Cada
misión a un asteroide hidratado nos permitirá conocer una nueva pieza de ese gran puzle.
Josep M. Trigo Rodríguez, Investigador Principal del Grupo de Meteoritos, Cuerpos Menores y Ciencias Planetarias, Instituto de Ciencias del Espacio (ICE – CSIC)
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
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Autor:
The Conversation
