¿Dónde se originó el agua en la Tierra?: la ciencia busca la respuesta en meteoritos de hace 4.500 millones de años

El agua constituye el 71% de la superficie de la Tierra, pero nadie sabe cómo o cuándo llegaron a la Tierra cantidades tan masivas de esta sustancia. Ahora, un nuevo estudio publicado en la revista Nature demuestra que los científicos han avanzado un poco más para comprender ese proceso.

Dirigidos por la profesora asistente de geología Megan Newcombe de la Universidad de Maryland, los investigadores analizaron meteoritos derretidos que habían estado flotando en el espacio desde la formación del sistema solar hace 4.500 millones de años. En su análisis descubrieron que estas piedras estelares tenían un contenido de agua extremadamente bajo; de hecho, se encontraban entre los materiales extraterrestres más secos jamás medidos.

Estos resultados, que permiten a los investigadores descartarlos como la principal fuente de agua de la Tierra, podrían tener implicaciones importantes para la búsqueda de esta sustancia y de vida en otros planetas. También ayuda a los especialistas a comprender las condiciones poco probables que se alinearon para hacer de la Tierra un planeta habitable. “Queríamos entender cómo nuestro planeta logró obtener agua porque no es del todo obvio. Conseguir agua y que ésta de vida a los océanos superficiales en un planeta que es pequeño y está relativamente cerca del sol es un desafío”, explicó Newcombe.

El equipo de investigadores analizó siete meteoritos derretidos, o acondritas, que chocaron contra la Tierra miles de millones de años después de separarse de al menos cinco planetesimales, objetos que chocaron para formar los planetas de nuestro sistema solar. En un proceso conocido como fusión, muchos de estos planetesimales fueron calentados por la descomposición de elementos radiactivos en la historia temprana del universo, lo que provocó que se separaran en capas con una corteza, manto y núcleo.

Debido a que estos meteoritos cayeron a la Tierra recientemente, este experimento fue la primera vez en la que alguien pudo medir sus volátiles. El estudiante graduado de geología de la UMD, Liam Peterson, usó una microsonda electrónica para calcular sus niveles de magnesio, hierro, calcio y silicio, luego se unió a Newcombe en el Laboratorio de la Tierra y los Planetas de la Institución Carnegie para la Ciencia para estimar su contenido de agua con un instrumento de espectrometría de masa de iones secundarios.

“El desafío de analizar su presencia en materiales extremadamente secos es que cualquier agua terrestre en la superficie de la muestra o dentro del instrumento de medición puede detectarse fácilmente, lo que contamina los resultados”, explicó el coautor del estudio Conel Alexander, científico de la Carnegie Institution for Science.

Para reducir la contaminación, los especialistas primero hornearon sus muestras en un horno de vacío a baja temperatura para eliminar el agua superficial. Antes de que pudieran analizarse en el espectrómetro de masas de iones secundarios, tenían que secarse una vez más. “Tuve que dejarlas bajo una bomba turbo, un vacío de muy alta calidad, durante más de un mes para extraer suficiente agua terrestre”, comentó Newcombe.

Algunas de sus muestras de meteoritos procedían del sistema solar interior, donde se encuentra la Tierra y donde generalmente se supone que las condiciones han sido cálidas y secas. Otras más raras provinieron de los confines más fríos y helados de nuestro sistema planetario. Si bien en general se pensó que el agua llegó a la Tierra desde el sistema solar exterior, aún no se ha determinado qué tipos de objetos podrían haber transportado esa agua a través del sistema solar.

“Sabíamos que muchos objetos del sistema solar exterior estaban diferenciados, pero se asumió implícitamente que debido a que eran del sistema solar exterior, también debían contener mucha agua. Nuestro artículo muestra que este definitivamente no es el caso. Tan pronto como los meteoritos se derriten, no queda agua”, según Sune Nielsen, coautor del estudio y geólogo de la Institución Oceanográfica Woods Hole.

Después de analizar las muestras de acondrita, los investigadores descubrieron que el agua comprendía menos de dos millonésimas partes de su masa. A modo de comparación, los meteoritos más húmedos, un grupo llamado condritas carbonáceas, contienen hasta un 20% de agua en peso, o 100.000 veces más que las muestras de meteoritos estudiadas por Newcombe y sus coautores. Esto significa que el calentamiento y la fusión de los planetesimales conduce a una pérdida de agua casi total, independientemente de dónde se originaron estos planetesimales en el sistema solar y con cuánta agua comenzaron.

Newcombe y sus coautores descubrieron que, contrariamente a la creencia popular, no todos los objetos del sistema solar exterior son ricos en agua. Esto los llevó a concluir que la sustancia probablemente llegó a la Tierra a través de meteoritos sin derretir o condríticos. Newcombe dijo que sus hallazgos tienen aplicaciones más allá de la geología. Los científicos de muchas disciplinas, y especialmente los investigadores de exoplanetas, están interesados en el origen del agua de la Tierra debido a sus profundas conexiones con la vida.

“Se considera que es un ingrediente para que la vida pueda florecer, así que mientras observamos el universo y encontramos todos estos exoplanetas, comenzamos a determinar cuáles de esos sistemas planetarios podrían ser anfitriones potenciales para la vida. Para poder entender estos otros sistemas solares, queremos entender el nuestro”, concluyó Newcombe.

De este estudio también participaron J. Wang, A. R. Sarafian, K. Shimizu, L. R. Nittler y A. J. Irving.

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