¿El agua de la tierra vino del sol?

¿De dónde vino el agua de la Tierra? Los cometas pueden haber traído algo de eso. Los asteroides pueden haber traído algunos. Los planetesimales helados pueden haber jugado un papel al estrellarse contra la Tierra joven y depositar su agua. El hidrógeno del interior de la Tierra también puede haber contribuido. Otra hipótesis establece que la colisión que formó la Luna le dio a la Tierra su agua.

Hay evidencia que respalda todas estas hipótesis.

Pero una nueva investigación sugiere que el Sol y su Viento Solar también pueden haber ayudado a entregar algo de agua.

Los océanos de la Tierra contienen aproximadamente 1,37 × 10 ²¹ kg de agua en masa. (Eso es un sextillón trescientos setenta quintillones de kilogramos). Los lagos, ríos, hielo, agua subterránea y vapor de agua suman otros 5.0 × 10 ²⁰ kg, que son quinientos quintillones de kilogramos. Toda esa agua cubre aproximadamente el 70% de la superficie de la Tierra. Algunas lunas de nuestro Sistema Solar tienen océanos debajo de la superficie, pero entre los planetas, la Tierra es única. Y sin toda esa agua, por supuesto, no estaríamos aquí y no habría vida. Entonces, la fuente de esa agua es un misterio perdurable en la ciencia.

La Tierra se formó a partir del disco protoplanetario, el material gira alrededor del Sol después de que se convirtió en una estrella. Es el mismo material del que se formaron todos los demás planetas y lunas. La Tierra se formó cerca del Sol, donde las temperaturas eran relativamente más altas, por lo que el agua de la Tierra no se formó al mismo tiempo que el planeta. El 90% de la masa de la Tierra es hierro, oxígeno, silicio, azufre y magnesio. Pero el agua tiene una temperatura de condensación mucho más baja que esos materiales, por lo que el agua disponible en ese momento habría sido vapor.

Pero más lejos del Sol, el agua se habría condensado en asteroides, planetesimales y cometas helados. Por eso perdura la idea de una fuente extraplanetaria para el agua de la Tierra. Una línea de evidencia muestra que después de que se formaron los planetas, Júpiter migró hacia el interior hacia el Sol, enviando asteroides helados desde el Sistema Solar exterior hacia el Sistema Solar interior, donde algunos de ellos chocaron contra la Tierra. Después de un largo período de tiempo, llegó suficiente agua de los asteroides y los cometas para dar cuenta del agua de la Tierra.

_{2004 EW95, visto desde el punto de vista de este artista, puede ser un asteroide primordial. Su espectro óptico muestra que contiene filosilicatos, lo que significa que sus componentes rocosos fueron alterados por la presencia de agua. Evidencia como esta refuerza la idea de que los asteroides llevaron agua a la Tierra. Crédito: M. Kornmesser / Observatorio Europeo Austral.}

Sin embargo, hay un problema con la teoría del suministro de agua por asteroides. La idea se centra en asteroides de tipo C como 2004 EW95 que contienen minerales hidratados. La investigación ha demostrado una clara diferencia entre la composición isotópica del agua en los asteroides de tipo C y el agua de la Tierra. Debe faltar una fuente de agua que sea isotópicamente diferente a los asteroides de tipo C.

Este nuevo artículo sugiere que hay otro mecanismo que puede ayudar a explicar el agua de la Tierra: el Sol y su viento solar.

El nuevo artículo se titula “ Contribuciones del viento solar a los océanos de la Tierra. Se publica en la revista Nature Astronomy y el primer autor es el Dr. Luke Daly, de la Facultad de Ciencias Geográficas y de la Tierra de la Universidad de Glasgow.

El profesor Phil Bland, del Centro de Tecnología y Ciencia Espacial de la Universidad de Curtin, formó parte del estudio. En un comunicado de prensa , el Dr. Bland explicó uno de los problemas con la hipótesis de que los asteroides helados transportaban el agua de la Tierra. “Una teoría existente es que el agua fue llevada a la Tierra en las etapas finales de su formación en asteroides de tipo C, sin embargo, pruebas previas de la ‘huella digital’ isotópica de estos asteroides encontraron que, en promedio, no coincidían con el agua. encontrado en la Tierra, lo que significa que había al menos otra fuente desconocida ”, dijo el profesor Bland.

«Nuestra investigación sugiere que el viento solar creó agua en la superficie de pequeños granos de polvo y esta agua isotópicamente más ligera probablemente proporcionó el resto del agua de la Tierra», dijo Bland.

Estos resultados se basan en muestras del asteroide Itokawa. La misión Hayabusa de JAXA devolvió muestras del asteroide cercano a la Tierra Itokawa a la Tierra en 2010. Esas muestras mostraron que Itokawa contenía abundante agua. (Ese descubrimiento fortaleció la idea de que la Tierra obtuvo el agua de los asteroides). Itokawa es un asteroide de tipo S, lo que significa que se formó mucho más lejos del Sol que la Tierra, en los confines fríos del Sistema Solar, donde el agua se congelaría más bien. que vaporizar.

_{El asteroide Itokawa, visitado por Hayabusa en 2005. Crédito: JAXA}

Los investigadores examinaron las diminutas muestras de Itokawa con tomografía con sonda atómica . Lo que encontraron es que H + (Hydron, o iones de hidrógeno) en el viento solar irradia minerales de silicato en la superficie del asteroide y crea moléculas de agua.

“Esta nueva teoría del viento solar se basa en un análisis meticuloso átomo por átomo de fragmentos minúsculos de un asteroide cercano a la Tierra de tipo S conocido como Itokawa, cuyas muestras fueron recogidas por la sonda espacial japonesa Hayabusa y devueltas a la Tierra en 2010, —Dijo el profesor Bland.

“Nuestro sistema de tomografía de sonda atómica de clase mundial aquí en la Universidad de Curtin nos permitió echar un vistazo increíblemente detallado dentro de los primeros 50 nanómetros más o menos de la superficie de los granos de polvo de Itokawa, que descubrimos que contenían suficiente agua que, si se ampliaba, equivaldría a a unos 20 litros por cada metro cúbico de roca ”, explicó Bland.

_{Los patrones de la superficie en una de las partículas de polvo microscópicas del asteroide Itokawa. Imagen: JAXA}

En su artículo, los autores escriben que “Usamos tomografía con sonda atómica para observar directamente un enriquecimiento promedio de ~ 1? Mol% en agua e hidroxilos en el borde irradiado por el viento solar de un grano de olivino del asteroide tipo S Itokawa. También confirmamos experimentalmente que la ^{irradiación de H +} de superficies minerales de silicato produce moléculas de agua ”.

Estos resultados llevan al equipo a plantear la hipótesis de que el mecanismo está muy extendido en el Sistema Solar. «Estos resultados sugieren que el regolito de Itokawa podría contener ~ 20? L? M ^{? 3} de agua derivada del viento solar y que tales depósitos de agua probablemente sean ubicuos en mundos sin aire en toda nuestra Galaxia».

Este descubrimiento ayuda a explicar cómo la Tierra obtuvo toda su agua. Si los investigadores están en lo cierto, tenemos una imagen mucho más completa de la Tierra primitiva y cómo llegó a ser sustentador de la vida. “La producción de este depósito de agua isotópicamente liviana mediante la implantación del viento solar en silicatos de grano fino puede haber sido un proceso particularmente importante en los inicios del Sistema Solar, proporcionando potencialmente un medio para recrear las proporciones actuales de isótopos de agua de la Tierra”, escriben.

_{Imagen de un artista del viento solar. Aunque la Tierra está protegida por su magnetosfera, los asteroides no tienen protección. H + puede golpear la superficie de los asteroides y producir agua a partir de minerales de silicato. Crédito de la imagen: ESO / K. Endo.}

El descubrimiento también puede significar algo para los futuros astronautas.

A medida que la humanidad continúa explorando el espacio, la presencia o falta de agua permitirá y limitará nuestras actividades espaciales. Pero si este proceso de creación de agua por el viento solar está muy extendido, significa que el asteroide y el regolito lunar contienen agua, que está ahí para tomar.

«Cómo los astronautas obtendrían suficiente agua, sin llevar suministros, es una de las barreras de la exploración espacial futura», dijo el primer autor Daly.

«Nuestra investigación muestra que el mismo proceso de meteorización espacial que creó agua en Itokawa probablemente ocurrió en otros planetas sin aire, lo que significa que los astronautas pueden procesar suministros frescos de agua directamente del polvo en la superficie de un planeta, como la Luna».