Primitivos meteoritos fueron una fuente probable de agua
La Tierra se conoce como el planeta azul debido a sus océanos, que cubren más del 70 por ciento de la superficie del planeta y son el hogar de la mayor diversidad de vida del mundo. Mientras que el agua es esencial para la vida en el planeta, las respuestas a dos preguntas claves nos han eludido: ¿de dónde y cuándo proviene el agua de la Tierra?
Mientras que algunas las hipótesis dicen que el agua llegó tarde a la Tierra, mucho después de que el planeta se hubiese formado, los hallazgos de un nuevo estudio dirigido por científicos de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) mueven significativamente atrás el reloj de la primera evidencia de agua en la Tierra y en el sistema solar interior.
"La respuesta a una de las cuestiones básicas es que los océanos estuvieron siempre aquí. Nosotros tuvimos la oportunidad de encontrarlos en un proceso temprano, no como se pensaba anteriormente", dijo Adam Sarafian, el autor principal del artículo publicado el 31 de octubre 2014 en la revista Science y estudiante del Programa Conjunto MIT/WHOI en el Departamento de Geología y Geofísica.
Una escuela de pensamiento defiende que los planetas se formaron originalmente en seco, debido a la alta energía durante el proceso de alto impacto de la formación de los planetas, y que el agua llegó más tarde a partir de fuentes tales como cometas o asteroides "húmedos", que se componen en gran parte de hielo y gas.
"Con asteroides y meteoros gigantes que chocando, hay una gran cantidad de destrucción", dijo Horst Marschall, un geólogo de la WHOI y co-autor del artículo. "Algunas personas han argumentado que las moléculas de agua que estaban presentes cuando los planetas se estaban formando se habrían evaporado o volado al espacio, y que el agua de la superficie, tal como existe en nuestro planeta hoy en día, tenía que haber llegado mucho más tarde - cientos de millones de años más tarde".
Los autores del estudio se dirigieron hacia otra fuente potencial de agua de la Tierra - las condritas carbonáceas. Los meteoritos más primitivos conocidos, de condritas carbonáceas, se formaron de la misma nube de polvo, arena, hielo y gases que dio lugar al Sol hace unos 4.600 millones de años, mucho antes de que se formaran los planetas.
"Estos meteoritos primitivos se asemejan a la composición del sistema solar a granel", dijo WHOI geólogo y coautor Sune Nielsen. "Tienen un buen montón de agua en ellos, y se han pensado antes como candidatos para el origen del agua de la Tierra".
Con el fin de determinar la fuente de agua en cuerpos planetarios, los científicos miden la relación entre los dos isótopos estables de hidrógeno: el deuterio y el hidrógeno. Diferentes regiones del sistema solar se caracterizan por proporciones muy variables de estos isótopos. Los autores del estudio sabían de la relación de las condritas carbonáceas y razonaron que si pudieran comparar un objeto que se conoce que cristaliza mientras la Tierra se estaba acretando activamente, entonces podrían medir cuando apareció el agua en la Tierra.
Para probar esta hipótesis, el equipo de investigación, que también incluye a Francis McCubbin, del Instituto de Meteoritics en la Universidad de Nuevo México y Brian Monteleone del WHOI, analizaron muestras de meteoritos proporcionadas por la NASA del asteroide 4-Vesta. El asteroide 4-Vesta, que se formó en la misma región del sistema solar que la Tierra, tiene una superficie de roca basáltica - lava congelada. Estos meteoritos basálticos de 4-Vesta se conocen como eucritos y llevan una firma única de uno de los depósitos de hidrógeno más antiguos del sistema solar. Su edad - aproximadamente 14 millones de años después de que se formó el sistema solar - los hace ideales para determinar la fuente de agua en el interior del sistema solar en un momento en que la Tierra estaba en su fase principal de construcción. Los investigadores analizaron cinco muestras diferentes en el Northeast National Ion Microprobe Facility - una instalación técnica nacional alojada en el WHOI que utiliza espectrómetros de masas de iones secundarios. Esta es la primera vez que se han medido isótopos de hidrógeno en meteoritos eucrite.
Las mediciones mostraron que el 4-Vesta contiene la misma composición isotópica de hidrógeno que las condritas carbonáceas, que es también la de la Tierra. Eso, combinado con datos de isótopos de nitrógeno, da los puntos de condritas carbonáceas como la más probable fuente común de agua.
"El estudio muestra que el agua de la Tierra lo más probable es que acreciera al mismo tiempo que la roca. Con el planeta formándose como un planeta húmedo con agua en la superficie", dijo Marschall.
Si bien los resultados no se oponen a una adición tardía de agua en la Tierra, muestra que no era necesaria ya que la cantidad y composición del agua estuvo presente en una fase muy temprana.
"Una consecuencia de ello es que la vida en nuestro planeta podría haber comenzado a evolucionar muy temprano", agregó Nielsen. "Saber que el agua llegó temprano al sistema solar interior también significa que los otros planetas internos podrían haber estado húmedos temprano y evolucionado la vida antes de que se convirtieran en los ambientes hostiles que son hoy".
NOTA: En ilustración de arriba del sistema solar primitivo, la línea blanca discontinua representa la línea de nieve - la transición desde el sistema solar interior más caliente, donde no es estable (marrón), al sistema solar exterior, donde el hielo de agua es estable (azul hielo de agua). Dos maneras posibles de que el sistema solar interior recibiese agua son: que las moléculas de agua se peguen a los granos de polvo dentro de la "línea de nieve" (como se muestra en el recuadro) y el material de condritas carbonáceas fuese arrojado en el interior del sistema solar por el efecto de la gravedad del protoJupiter. En cualquiera de los casos, el agua debe acretar a los planetas interiores dentro de los primeros 10 millones años de la formación del sistema solar.
Artículo científico: Early accretion of water in the inner solar system from a carbonaceous chondrite–like source
