La misión japonesa Hayabusa trajo a la Tierra en 2010 muestras del asteroide Itokawa
El cloruro de sodio, mejor conocido como sal de mesa, no es exactamente el tipo de mineral que está presente en la imaginación de los científicos. Sin embargo, un puñado de diminutos cristales de sal descubiertos en una muestra de un asteroide tiene entusiasmados a los investigadores del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, porque estos cristales solo pueden haberse formado en presencia de agua líquida.
Aún más intrigante, según el equipo de investigación, es el hecho de que la muestra proviene de un asteroide de tipo S, una categoría conocida por carecer en su mayoría de minerales hidratados (que contienen agua).
El descubrimiento sugiere fuertemente que una gran población de asteroides que se precipitaron a través del sistema solar pudo no estar tan seca como se pensaba anteriormente. El hallazgo da un renovado impulso a la hipótesis de que la mayor parte del agua de la Tierra, si no toda, pudo haber llegado a través de asteroides durante la tumultuosa infancia del planeta.
Zega y el autor principal del estudio, Shaofan Che, becario postdoctoral en el Laboratorio Lunar y Planetario, realizaron un análisis detallado de muestras recolectadas en 2005 del asteroide Itokawa por la misión japonesa Hayabusa y traídas a la Tierra en 2010.
El estudio es el primero en demostrar que los cristales de sal se originaron en el cuerpo principal del asteroide, descartando cualquier posibilidad de que se hayan formado como consecuencia de la contaminación después de que la muestra llegara a la Tierra, una pregunta que había plagado estudios previos que encontraron cloruro de sodio en meteoritos de un origen similar.
"Los granos se ven exactamente como los que verías si tomaras sal de mesa en casa y la colocaras bajo un microscopio electrónico", dijo Tom Zega, autor principal del estudio y profesor de ciencias planetarias en el Laboratorio Lunar y Planetario de la UArizona. "Son estos bonitos cristales cuadrados. También fue divertido, porque tuvimos sobre ellos muchas animadas conversaciones en reuniones grupales, porque era muy irreal".
Zega dijo que las muestras representan un tipo de roca extraterrestre conocida como condrita ordinaria. Derivado de los llamados asteroides de tipo S como Itokawa, este tipo representa aproximadamente el 87% de los meteoritos recolectados en la Tierra. Se ha encontrado que muy pocos de ellos contienen minerales acuíferos.
Imagen: Impresión artística de la nave espacial japonesa Hayabusa aterrizando en el asteroide Itokawa en 2005. Los investigadores de UArizona Shaofan Che y Tom Zega analizaron una partícula que la misión Hayabusa trajo a la Tierra en 2010. Crédito: JAXA
"Durante mucho tiempo se pensó que las condritas ordinarias son una fuente poco probable de agua en la Tierra", dijo Zega, quien es el director de la Instalación de Imagen y Caracterización de Materiales Kuiper del Laboratorio Lunar y Planetario. "Nuestro descubrimiento de cloruro de sodio nos dice que esta población de asteroides podría albergar mucha más agua de lo que pensábamos".
Hoy en día, los científicos coinciden en gran medida en que la Tierra, junto con otros planetas rocosos como Venus y Marte, se formaron en la región interior de la turbulenta nube de gas y polvo que se arremolinaba alrededor del joven sol, conocida como la nebulosa solar, donde las temperaturas eran muy altas, demasiado altas para que el vapor de agua se condensara del gas, según Che.
"En otras palabras, el agua aquí en la Tierra tuvo que ser entregada desde los confines de la nebulosa solar, donde las temperaturas eran mucho más frías y permitían que existiera agua, muy probablemente en forma de hielo", dijo Che. "El escenario más probable es que los cometas u otro tipo de asteroides conocidos como asteroides de tipo C, que residían más lejos en la nebulosa solar, migraran hacia el interior y entregaran su carga acuosa al impactar con la joven Tierra".
El descubrimiento de que el agua podría haber estado presente en las condritas ordinarias y, por lo tanto, provenir de mucho más cerca del sol que sus parientes "más húmedos", tiene implicaciones para cualquier escenario que intente explicar el suministro de agua a la Tierra primitiva.
La muestra utilizada en el estudio es una diminuta partícula de polvo de unos 150 micrómetros, o aproximadamente el doble del diámetro de un cabello humano, de la que el equipo cortó para el analisis una pequeña sección de unos 5 micrones de ancho, lo suficientemente grande como para cubrir una sola célula de levadura.
Usando una variedad de técnicas, Che pudo descartar que el cloruro de sodio fuera el resultado de la contaminación de fuentes como el sudor humano, el proceso de preparación de muestras o la exposición a la humedad del laboratorio.
Imagen: En el laboratorio, Che y Zega incrustaron la partícula de polvo del asteroide Itokawa en resina epoxi para prepararla para cortes finos. La escala indica 200 micrómetros, aproximadamente el ancho de dos o tres cabellos humanos colocados uno al lado del otro. Crédito: Shaofan Che y Tom Zega / Universidad de Arizona
Debido a que la muestra había estado almacenada durante cinco años, el equipo tomó fotos de antes y después y las comparó. Las fotos mostraban que no había cambiado la distribución de los granos de cloruro de sodio dentro de la muestra, descartando la posibilidad de que alguno de los granos se depositara en la muestra durante ese tiempo. Además, Che realizó un experimento de control tratando un conjunto de muestras de rocas terrestres de la misma manera que la muestra de Itokawa y examinándolas con un microscopio electrónico.
"Las muestras terrestres no contenían cloruro de sodio, por lo que nos convenció de que la sal de nuestra muestra es originaria del asteroide Itokawa", dijo. "Descartamos todas las posibles fuentes de contaminación".
Zega dijo que toneladas de materia extraterrestre llueven sobre la Tierra todos los días, pero la mayor parte se quema en la atmósfera y nunca llega a la superficie.
"Se necesita una roca lo suficientemente grande para sobrevivir a la entrada y entregar esa agua", dijo.
El trabajo anterior en la década de 1990 dirigido por el difunto Michael Drake, ex director del Laboratorio Lunar y Planetario, propuso un mecanismo por el cual las moléculas de agua en el sistema solar primitivo podrían quedar atrapadas en minerales de asteroides e incluso sobrevivir a un impacto en la Tierra.
"Esos estudios sugieren que varios océanos de agua podrían ser entregados solo por este mecanismo", dijo Zega. "Si ahora resulta que los asteroides más comunes pueden ser mucho más 'húmedos' de lo que pensábamos, eso hará que la hipótesis del suministro de agua por parte de los asteroides sea aún más plausible".
Imagen derecha: Los investigadores utilizaron un cuchillo de diamante para cortar el epoxi y exponer una sección a través del interior de la partícula de polvo, que se ve aquí bajo un microscopio electrónico. Crédito: Shaofan Che y Tom Zega / Universidad de Arizona
Itokawa es un asteroide cercano a la Tierra con forma de cacahuete de unos 2.000 pies de largo y 750 pies de diámetro, y se cree que se desprendió de un cuerpo principal mucho más grande. Según Che y Zega, es concebible que agua congelada y cloruro de hidrógeno congelado pudieran haberse acumulado allí, y que la descomposición natural de elementos radiactivos y el bombardeo frecuente de meteoritos durante los primeros días del sistema solar podrían haber proporcionado suficiente calor para sustentar procesos hidrotermales que involucran agua líquida. En última instancia, el cuerpo principal habría sucumbido a los golpes y se habría roto en fragmentos más pequeños, lo que llevaría a la formación de Itokawa.
"Una vez que estos ingredientes se unen para formar asteroides, existe la posibilidad de que se forme agua líquida", dijo Zega. "Y una vez que se forman los líquidos, puede pensar en ellos como ocupando cavidades en el asteroide y potencialmente hacer química del agua".
Sin embargo, no termina aquí la evidencia que apunta a que los cristales de sal en la muestra de Itokawa estuvieron allí desde el comienzo del sistema solar. Los investigadores encontraron una veta de plagioclasa, un mineral de silicato rico en sodio, que atraviesa la muestra, enriquecido con cloruro de sodio.
“Cuando vemos esas vetas de alteración en muestras terrestres, sabemos que se formaron por alteración acuosa, lo que significa que debe involucrar agua”, dijo Che. "El hecho de que veamos esa textura asociada con el sodio y el cloro es otra fuerte evidencia de que esto sucedió en el asteroide cuando el agua corría a través de este silicato que contiene sodio".
El hallazgo se ha publicado en Nature Astronomy: Hydrothermal fluid activity on asteroid Itokawa
