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Artículo publicado por Chris Cesare el 12 de noviembre de 2015 en Nature News

El origen del agua de la Tierra ha desconcertado a los científicos desde hace décadas. Los cometas helados que impactaron sobre el planeta parecían ser los donantes naturales más probables, pero muchos cometas tienen una química del agua distinta de la que tienen los océanos de la Tierra. Los asteroides rocosos contienen agua que podría haber empapado el joven planeta, pero un análisis de los meteoritos — los restos de los asteroides que caen a la Tierra — demuestran que el planeta actual no contiene el material que aquellos impactos deberían haber dejado.

LAVA FLOWING ON THE ISLAND OF HAWAII

Flujo de lava en Hawái Crédito: Leigh Hilbert

La investigación publicada en Science1 proporciona pruebas para una teoría diferente: el agua ha estado en la Tierra desde su formación, atrapada en los granos de polvo que se agregaron para formar el planeta. Las medidas realizadas sobre las rocas volcánicas sugieren que, al menos, parte del agua de la Tierra podría tener dichos orígenes primordiales.

La Tierra es como un aguacate, señala Steve Mojzsis, geólogo de la Universidad de Colorado en Boulder. La piel del aguacate y su semilla son como la corteza y el núcleo de la Tierra, y entre medias está el fruto — el manto, en el caso de la Tierra.

A lo largo del curso de la historia del planeta, las fuerzas tectónicas combinaron la corteza y las partes superiores del manto, añadiendo nuevo material a la mezcla conforme la Tierra colisionaba con otros habitantes rocosos del Sistema Solar. Pero las partes más profundas del manto se mantuvieron relativamente intactas, y el material procedente de ellas que viaja a través de las chimeneas volcánicas hasta la superficie puede proporcionar pistas sobre la formación del planeta.

El misterio se hace más profundo

Para buscar una firma química del agua primigenia, Lydia Hallis, científica planetaria por entonces en la Universidad de Hawái en Honolulu, y sus colegas, estudiaron tales rocas volcánicas. Las muestras, tomadas desde Islandia a la Isla de Baffin en Canadá, contenían material que había surgido de los rincones más profundos del manto.

Cuando dicho material sale a la superficie de la Tierra y se desborda en forma de lava, puede endurecerse rápidamente y atrapar agua y otros compuestos del manto en burbujas cristalizadas conocidas como inclusiones de fusión. Tras precisar la localización de estas regiones con microscopios, los investigadores pudieron evaporarlas y analizar su composición con un espectrómetro de masas.

El equipo examinó la proporción de los dos isótopos de hidrógeno — el hidrógeno común y el deuterio, más pesado — cada uno de los cuales puede emparejarse con el oxígeno para formar agua. La proporción de los isótopos puede servir como una firma del origen del agua.

Los niveles de deuterio en las inclusiones eran relativamente bajos en comparación con los de los océanos de la Tierra, pero similares a los hallados en algunas familias de meteoritos — lo que indica que la Tierra y los asteroides padres de los meteoritos pueden haberse formado de un modo similar. Los autores defienden que esta baja proporción es resultado del material profundo con una proporción incluso más baja que sube a la superficie y recoge el deuterio del manto superior. Concluyen que, alrededor del 20% del agua de sus muestras pudo haber estado allí cuando se formó la Tierra.

Caliente pero húmedo

Esto podría deberse a que el agua se adhirió a los granos de polvo en el disco de acreción del Sistema Solar, según sugiere el artículo. Aunque el disco estaba caliente en la posición de la Tierra, los cálculos2 sugieren que, si los granos tenían una superficie fractal, podrían haber recopilado agua suficiente.

“Pese a todas las incertidumbres, ésta es una medida interesante”, señala David Jewitt, científico planetario de la Universidad de California en Los Ángeles.

Finalmente, según comenta Jewitt, probablemente no hay un origen único para toda el agua de la Tierra. “El agua que tenemos tiene que ser una mezcla de todas estas fuentes diferentes y, posiblemente, de otras en las que aún no hemos pensado”, explica.

Hallis dice que muestras adicionales podrían arrojar más luz sobre el agua primigenia. “Me gustaría mucho ir a la Isla de Baffin a recopilar más muestras”, comenta. “Creo que sería una expedición de campo muy buena”.

Referencias:

Nature doi:10.1038/nature.2015.18779

1.- Hallis, L. J. et al. Science 350, 795–797 (2015).
2.- Drake, M. J. Meteorit. Planet. Sci. 40, 519–527 (2005).

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