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Agua en la Tierra: ¿Realmente vino del polvo espacial?

Space Dust trae agua a la Tierra
Escrito por Linda S. Hohnholz

Un equipo internacional de científicos puede haber resuelto un misterio clave sobre los orígenes del agua en la Tierra, después de descubrir nuevas pruebas persuasivas que apuntan a un culpable poco probable: el Sol.

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En un nuevo artículo publicado hoy en la revista Astronomía de la naturaleza, un equipo de investigadores del Reino Unido, Australia y Estados Unidos describe cómo un nuevo análisis de un antiguo asteroide sugiere que los granos de polvo extraterrestres llevaron agua a la Tierra cuando se formó el planeta.

El agua de los granos fue producida por meteorización espacial, un proceso por el cual las partículas cargadas del Sol conocido como viento solar alteraron la composición química de los granos para producir moléculas de agua. 

El hallazgo podría responder a la pregunta de larga data de dónde obtuvo la Tierra inusualmente rica en agua los océanos que cubren el 70 por ciento de su superficie, mucho más que cualquier otro planeta rocoso de nuestro Sistema Solar. También podría ayudar a futuras misiones espaciales a encontrar fuentes de agua en mundos sin aire.

Los científicos planetarios han estado desconcertados durante décadas sobre la fuente de los océanos de la Tierra. Una teoría sugiere que un tipo de roca espacial portadora de agua conocida como asteroides de tipo C podría haber traído agua al planeta en las etapas finales de su formación hace 4.6 millones de años.  

Para probar esa teoría, los científicos han analizado previamente la 'huella digital' isotópica de trozos de asteroides de tipo C que han caído a la Tierra como meteoritos de condrita carbonosa ricos en agua. Si la proporción de hidrógeno y deuterio en el agua del meteorito coincidiera con la del agua terrestre, los científicos podrían concluir que los meteoritos de tipo C eran la fuente probable.

Los resultados no fueron tan claros. Si bien las huellas dactilares de deuterio / hidrógeno de algunos meteoritos ricos en agua de hecho coincidían con el agua de la Tierra, muchas no lo hicieron. En promedio, las huellas digitales líquidas de estos meteoritos no se alinearon con el agua que se encuentra en el manto y los océanos de la Tierra. En cambio, la Tierra tiene una huella dactilar isotópica diferente, ligeramente más clara. 

En otras palabras, si bien parte del agua de la Tierra debe provenir de meteoritos de tipo C, la Tierra en formación debe haber recibido agua de al menos una fuente de luz isotópica más que se originó en algún otro lugar del Sistema Solar. 

El equipo dirigido por la Universidad de Glasgow utilizó un proceso analítico de vanguardia llamado tomografía con sonda atómica para examinar muestras de un tipo diferente de roca espacial conocida como asteroide de tipo S, que orbita más cerca del sol que los de tipo C. Las muestras que analizaron procedían de un asteroide llamado Itokawa, que fueron recogidas por la sonda espacial japonesa Hayabusa y regresaron a la Tierra en 2010.

La tomografía con sonda atómica permitió al equipo medir la estructura atómica de los granos un átomo a la vez y detectar moléculas de agua individuales. Sus hallazgos demuestran que se produjo una cantidad significativa de agua justo debajo de la superficie de los granos del tamaño de polvo de Itokawa por la meteorización espacial. 

El sistema solar primitivo era un lugar muy polvoriento, que ofrecía una gran cantidad de agua para producir bajo la superficie de las partículas de polvo espaciales. Este polvo rico en agua, sugieren los investigadores, habría llovido sobre la Tierra primitiva junto con asteroides de tipo C como parte de la entrega de los océanos de la Tierra.

El Dr. Luke Daly, de la Facultad de Ciencias Geográficas y de la Tierra de la Universidad de Glasgow, es el autor principal del artículo. El Dr. Daly dijo: “Los vientos solares son corrientes de iones principalmente de hidrógeno y helio que fluyen constantemente desde el Sol hacia el espacio. Cuando esos iones de hidrógeno golpean una superficie sin aire como un asteroide o una partícula de polvo espacial, penetran unas pocas decenas de nanómetros por debajo de la superficie, donde pueden afectar la composición química de la roca. Con el tiempo, el efecto de 'meteorización espacial' de los iones de hidrógeno puede expulsar suficientes átomos de oxígeno de los materiales en la roca para crear H2O - agua - atrapada dentro de minerales en el asteroide.

“Fundamentalmente, esta agua derivada del viento solar producida por el sistema solar temprano es isotópicamente liviana. Eso sugiere fuertemente que el polvo de grano fino, golpeado por el viento solar y atraído hacia la Tierra en formación hace miles de millones de años, podría ser la fuente del depósito faltante de agua del planeta ”.

El profesor Phil Bland, profesor distinguido de John Curtin en la Facultad de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Curtin y coautor del artículo, dijo: “La tomografía con sonda atómica nos permite echar un vistazo increíblemente detallado dentro de los primeros 50 nanómetros de la superficie. de granos de polvo en Itokawa, que orbita alrededor del sol en ciclos de 18 meses. Nos permitió ver que este fragmento de borde erosionado por el espacio contenía suficiente agua que, si lo ampliamos, equivaldría a unos 20 litros por cada metro cúbico de roca ".

La coautora, la profesora Michelle Thompson, del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de la Universidad de Purdue, agregó: “Es el tipo de medición que simplemente no hubiera sido posible sin esta extraordinaria tecnología. Nos da una visión extraordinaria de cómo las pequeñas partículas de polvo que flotan en el espacio podrían ayudarnos a equilibrar los libros sobre la composición isotópica del agua de la Tierra y darnos nuevas pistas para ayudar a resolver el misterio de sus orígenes ".

Los investigadores se cuidaron mucho de asegurarse de que los resultados de sus pruebas fueran precisos y realizaron experimentos adicionales con otras fuentes para verificar sus resultados.

El Dr. Daly agregó: “El sistema de tomografía con sonda atómica de la Universidad de Curtin es de clase mundial, pero nunca se había utilizado para el tipo de análisis de hidrógeno que estábamos realizando aquí. Queríamos estar seguros de que los resultados que estábamos viendo fueran precisos. Presenté nuestros resultados preliminares en la conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria en 2018, y pregunté si algún compañero presente nos ayudaría a validar nuestros hallazgos con muestras propias. Para nuestro deleite, los colegas del Centro Espacial Johnson de la NASA y la Universidad de Hawai'i en las universidades de Mānoa, Purdue, Virginia y el norte de Arizona, los laboratorios nacionales de Idaho y Sandia se ofrecieron a ayudar. Nos dieron muestras de minerales similares irradiados con helio y deuterio en lugar de hidrógeno, y a partir de los resultados de las sondas de átomos de esos materiales, rápidamente quedó claro que lo que estábamos viendo en Itokawa era de origen extraterrestre.

“Los colegas que ofrecieron su apoyo en esta investigación realmente equivalen a un equipo de ensueño para la meteorización espacial, por lo que estamos muy entusiasmados con la evidencia que hemos recopilado. Podría abrir la puerta a una mejor comprensión de cómo era el Sistema Solar primitivo y cómo se formaron la Tierra y sus océanos ".

El profesor John Bradley, de la Universidad de Hawai'i en Mānoa, Honolulu, coautor del artículo, agregó: Hace tan solo una década, la noción de que la irradiación del viento solar es relevante para el origen del agua en el sistema solar. , mucho menos relevante para los océanos de la Tierra, habría sido recibido con escepticismo. Al mostrar por primera vez que se produce agua in situ en la superficie de un asteroide, nuestro estudio se basa en la evidencia acumulada de que la interacción del viento solar con los granos de polvo ricos en oxígeno sí produce agua. 

"Dado que el polvo que era abundante en toda la nebulosa solar antes del inicio de la acreción planetesimal fue inevitablemente irradiado, el agua producida por este mecanismo es directamente relevante para el origen del agua en los sistemas planetarios y posiblemente la composición isotópica de los océanos de la Tierra".

Sus estimaciones de cuánta agua podría estar contenida en las superficies desgastadas por el espacio también sugieren una forma en que los futuros exploradores del espacio podrían fabricar suministros de agua incluso en los planetas aparentemente más áridos. 

La coautora, la profesora Hope Ishii de la Universidad de Hawai'i en Mānoa, dijo: “Uno de los problemas de la futura exploración espacial humana es cómo los astronautas encontrarán suficiente agua para mantenerlos con vida y realizar sus tareas sin llevarla consigo en su viaje. . 

“Creemos que es razonable suponer que el mismo proceso de meteorización espacial que creó el agua en Itokawa habrá ocurrido en un grado u otro en muchos mundos sin aire como la Luna o el asteroide Vesta. Eso podría significar que los exploradores espaciales podrían procesar suministros frescos de agua directamente del polvo de la superficie del planeta. Es emocionante pensar que los procesos que formaron los planetas podrían ayudar a sustentar la vida humana a medida que avanzamos más allá de la Tierra ”. 

El Dr. Daly agregó: “El proyecto Artemis de la NASA se propone establecer una base permanente en la Luna. Si la superficie lunar tiene un depósito de agua similar originado por el viento solar que esta investigación descubrió en Itokawa, representaría un recurso enorme y valioso para ayudar a lograr ese objetivo ".

El artículo del equipo, titulado 'Contribuciones del viento solar a los océanos de la Tierra', se publica en Astronomía de la naturaleza. 

Investigadores de la Universidad de Glasgow, la Universidad Curtin, la Universidad de Sydney, la Universidad de Oxford, la Universidad de Hawai'i en Mānoa, el Museo de Historia Natural, el Laboratorio Nacional Idha, Lockheed Martin, los Laboratorios Nacionales Sandia, el Centro Espacial Johnson de la NASA, la Universidad de Virginia, la Universidad del Norte de Arizona y la Universidad Purdue contribuyeron al artículo. 

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Acerca del autor.

Linda S. Hohnholz

Linda Hohnholz ha sido la editora en jefe de eTurboNews durante muchos años.
Le encanta escribir y presta atención a los detalles.
También está a cargo de todo el contenido premium y los comunicados de prensa.

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