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Las propiedades isotópicas de un compuesto se pueden utilizar para estudiar su origen y evolución, y podemos aplicar esta técnica al estudio del origen del agua en la Tierra. Entonces, ¿qué sabemos sobre el agua en nuestro planeta? Primero, más allá de la Tierra no hay otro lugar en el Sistema Solar o además sabemos con certeza que tiene agua líquida.
Sabemos que hay hielo hecho de agua en la Luna y en Europa y Encelado (lunas de Júpiter y Saturno, respectivamente), o en cometas como 67P/Churyamov-Gerasimenko. También sabemos de la presencia de vapor de agua en criovolcanes en estas lunas y en el medio interestelar, especialmente cerca de áreas donde se están formando estrellas. Entonces, ¿toda esta agua es igual? ¿Tiene la misma composición isotópica?
Resulta que hay una paradoja en el origen de agua en la tierra. El entorno en el que se crearon el Sol y la Tierra era bastante seco, a pesar de que el agua es uno de los compuestos más abundantes en las zonas de formación estelar donde se desarrollaron el Sol y la Tierra. De hecho, según los modelos científicos, los planetas rocosos como la Tierra aparecieron en una zona del sistema solar cercana al Sol. Aquí, la alta temperatura impidió la formación del tipo de atmósfera en la que el agua podría desarrollarse más allá del estado gaseoso. De esta forma, la formación de agua escapó a la atracción gravitacional del planeta.
La presencia de carbono, la otra base de la vida en la Tierra, también encierra una paradoja. El carbono es el cuarto elemento más abundante en el universo después del hidrógeno, el helio y el oxígeno y el segundo elemento más común en nuestro cuerpo (casi el 20% de nuestra masa corporal es carbono). Y, sin embargo, el carbono es 10 veces menos abundante en la Tierra que en el universo en general.
Aún así, ¿cuál es la relevancia del carbono aquí?
Bueno, una pequeña parte (alrededor del 5%) de los meteoritos que llegan hoy a nuestro planeta son ricos en carbono. Se llaman ‘condritas carbonáceas’ y, curiosamente, también contienen grandes cantidades de agua. Esto quiere decir que debieron formarse en zonas alejadas del Sol, más allá de lo que se conoce como ‘la línea de congelación’, donde las temperaturas ya eran mucho más bajas lo que, al comienzo del sistema solar, permitió la formación de hielo a partir de agua, metano. o amoníaco. Esta es una de las razones por las que se supone que el agua llegó a la Tierra a través de un bombardeo de estos meteoritos durante un período en el que la Tierra ya se había enfriado considerablemente desde su formación.
De hecho, otra pregunta es cuándo podría haber llegado el agua. Hay evidencia de su existencia en nuestro planeta hace 4.400 millones de años, poco más de 100 millones de años después de su formación, cuando la temperatura de la superficie de nuestro planeta debe haber sido lo suficientemente fría como para congelar el agua. Esta evidencia se basa en el estudio de ciertos minerales como el circón, que resiste muy bien los cambios geológicos y la acción atmosférica, por lo que nos da información sobre el origen pero no tanto sobre la evolución del agua en la Tierra.
El estudio de las ‘abundancias isotópicas’ de agua presente en las condritas carbonáceas, al menos en aquellas tan antiguas como el propio Sistema Solar, arroja resultados muy similares a los del agua terrestre. En particular, generalmente se estudia la cantidad de deuterio versus protio, ya que la relación de estos isótopos con el agua de la Tierra es bastante similar para las condritas en las cercanías de Júpiter, algunas de ellas tomadas del asteroide Vesta. Más lejos (por ejemplo, en cometas de los más lejanos del Sistema Solar), las abundancias de deuterio son mucho mayores y ocurren en lo que se conoce como la nube de Oort.
Entonces, ¿qué tienen que ver Júpiter y la Luna con toda la historia del agua en la Tierra? En el caso de Júpiter, su influencia sobre la materia proviene de su intensa acción gravitatoria en el Sistema Solar, que sacude las órbitas de infinidad de asteroides. Algunos modelos evolutivos sugieren que en algún momento de la historia del Sistema Solar, es posible que Júpiter no haya tenido la misma órbita que tiene hoy; en cambio, pudo haber estado más cerca del Sol antes de migrar a su posición actual. Esta excursión de Júpiter habría provocado que barriera objetos en el camino, que a su vez podrían haber sido lanzados en masa a órbitas internas más cercanas al Sol, golpeando así la Tierra. Esto es lo que se conoce como ‘bombardeo masivo tardío’, evidenciado, por ejemplo, por la concentración de impactos de meteoritos en la Luna hace unos 3.900 millones de años.
Aquí es donde aparece el papel de la Luna. Para entender esto, debemos volver al estudio de los isótopos, pero esta vez estamos hablando del molibdeno, un elemento mucho más raro. El molibdeno es un metal que tiene 42 protones (en comparación, el hierro tiene 26) y docenas de isótopos. Resulta que las abundancias relativas de estos isótopos en la Tierra se encuentran entre las abundancias observadas de condritas carbonáceas y condritas de los confines exteriores del Sistema Solar.
Teniendo en cuenta que el molibdeno es más denso que el hierro (un cubo pequeño de un centímetro del metal pesa 10 gramos, frente a siete gramos si es hierro y un gramo si es agua), y que la mayor parte del hierro de nuestro planeta es en su núcleo, no sería extraño pensar que el molibdeno que golpeó la Tierra al principio de su historia descendió al núcleo de la Tierra. El molibdeno superficial, en la corteza o el manto superior, puede ser de origen más reciente, y su composición isotópica apunta a áreas donde hubo abundancia de carbono y agua. El momento funciona para vincular esta llegada de molibdeno y agua con el impacto de Theia, el protoplaneta que causó la formación de la Luna después de chocar con la Tierra hace 4.500 millones de años, mezclando gran parte de su material con el manto terrestre. Según estos ‘estudios del molibdeno’, Theia sería un planeta procedente no de la zona de los planetas rocosos, sino de la zona de los planetas gaseosos (Júpiter, Saturno) y/o helados (Urano, Neptuno), que están llenos de agua. .
Así, si bien la evidencia no es concluyente, puede ser que el cataclismo planetario provocado por Theia, con la consiguiente formación de la Luna, quizás con la mediación de Júpiter, haya tenido un efecto fundamental en el surgimiento de la vida por varias razones, entre ellas la contabilización para la mayor parte del agua que existe hoy en nuestro planeta.
Entonces, cuando tengamos sed, consideremos que nuestra vida puede estar más relacionada con las estrellas de lo que pensamos, y que además de polvo de estrellas, somos el resultado de un choque de gigantes.
