De acuerdo con una nueva investigación, el agua de la Tierra puede haberse originado tanto del material asteroide como del gas sobrante de la formación del Sol. El nuevo hallazgo podría dar a los científicos importantes conocimientos sobre el desarrollo de otros planetas y su potencial para soportar la vida.
En un nuevo estudio en el Revista de Investigación Geofísica: Planetas , un diario de la Unión Geofísica Americana, los investigadores proponen una nueva teoría para abordar el antiguo misterio de dónde vino el agua de la Tierra y cómo llegó aquí.
El nuevo estudio desafía las ideas ampliamente aceptadas sobre el hidrógeno en el agua de la Tierra al sugerir que el elemento proviene parcialmente de las nubes de polvo y gas que quedan después de la formación del Sol, llamada nebulosa solar.
Para identificar las fuentes de agua en la Tierra, los científicos han buscado fuentes de hidrógeno en lugar de oxígeno, porque el último componente del agua es mucho más abundante en el sistema solar.
Muchos científicos han apoyado históricamente una teoría de que toda el agua de la Tierra provenía de asteroides debido a las similitudes entre el agua del océano y el agua que se encuentran en los asteroides. La relación de deuterio, un isótopo de hidrógeno más pesado, al hidrógeno normal sirve como una firma química única del aguaEn el caso de los océanos de la Tierra, la relación de deuterio a hidrógeno es cercana a la que se encuentra en los asteroides.
De acuerdo con los autores del estudio, es posible que el océano no cuente toda la historia del hidrógeno de la Tierra.
"Es un punto ciego en la comunidad", dijo Steven Desch, profesor de astrofísica en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, Arizona y coautor del nuevo estudio, dirigido porPeter Buseck, Profesor de Regentes en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio y en la Escuela de Ciencias Moleculares de la Universidad Estatal de Arizona. "Cuando las personas miden la relación [deuterio a hidrógeno] en el agua del océano y ven que está bastante cerca de lo quevemos en los asteroides, siempre fue fácil creer que todo vino de los asteroides "
La investigación más reciente sugiere que el hidrógeno en los océanos de la Tierra no representa hidrógeno en todo el planeta, dijeron los autores del estudio. Las muestras de hidrógeno de las profundidades de la Tierra, cerca del límite entre el núcleo y el manto, tienen notablemente menos deuterio, lo que indica estoEs posible que el hidrógeno no provenga de los asteroides. También se han encontrado gases nobles helio y neón, con firmas isotópicas heredadas de la nebulosa solar, en el manto de la Tierra.
En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un nuevo modelo teórico de la formación de la Tierra para explicar estas diferencias entre el hidrógeno en los océanos de la Tierra y en el límite entre el núcleo y el manto, así como la presencia de gases nobles en las profundidades del planeta.
Modelando el comienzo de la Tierra
Según su nuevo modelo, hace varios miles de millones de años, grandes asteroides anegados comenzaron a convertirse en planetas mientras la nebulosa solar todavía giraba alrededor del Sol. Estos asteroides, conocidos como embriones planetarios, colisionaron y crecieron rápidamente. Finalmente, una colisión introdujo suficiente energíapara derretir la superficie del embrión más grande en un océano de magma. Este embrión más grande eventualmente se convertiría en la Tierra.
El gran embrión cubierto de magma atrajo los gases de la nebulosa solar, incluidos el hidrógeno y los gases nobles, para formar una atmósfera temprana. El hidrógeno nebular, que contiene menos deuterio y es más ligero que el hidrógeno asteroide, se disuelve en el hierro fundidodel océano de magma.
A través de un proceso llamado fraccionamiento isotópico, el hidrógeno fue arrastrado hacia el centro de la joven Tierra. El hidrógeno, que es atraído por el hierro, fue transportado al núcleo por el metal, mientras que gran parte del isótopo más pesado, el deuterio, permaneció en el magma que eventualmentese enfrió y se convirtió en el manto, según los autores del estudio. Los impactos de embriones más pequeños y otros objetos continuaron agregando agua y masa total hasta que la Tierra alcanzó su tamaño final.
Este nuevo modelo dejaría la Tierra con gases nobles en el fondo de su manto y una relación de deuterio a hidrógeno más baja en su núcleo que en su manto y océanos.
Los autores utilizaron el modelo para estimar cuánto hidrógeno provenía de cada fuente. Llegaron a la conclusión de que la mayoría era de origen asteroide, pero parte del agua de la Tierra provenía de la nebulosa solar.
"Por cada 100 moléculas de agua de la Tierra, una o dos provienen de la nebulosa solar", dijo Jun Wu, profesor asistente de investigación en la Facultad de Ciencias Moleculares y en la Facultad de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona y autor principal deel estudio.
Un modelo perspicaz
El estudio también ofrece a los científicos nuevas perspectivas sobre el desarrollo de otros planetas y su potencial para sostener la vida, dijeron los autores. Es posible que los planetas similares a la Tierra en otros sistemas solares no tengan acceso a asteroides cargados de agua. El nuevo estudio sugiere que estoslos exoplanetas podrían haber obtenido agua a través de la propia nebulosa solar de su sistema.
"Este modelo sugiere que la formación inevitable de agua probablemente ocurriría en cualquier exoplaneta rocoso suficientemente grande en sistemas extrasolares", dijo Wu. "Creo que esto es muy emocionante".
Anat Shahar, un geoquímico de la Carnegie Institution for Science, que no participó en el estudio, señaló el factor de fraccionamiento de hidrógeno, que describe cómo la relación de deuterio a hidrógeno cambia cuando el elemento se disuelve en hierro, actualmente se desconoce ydifícil de medir. Para el nuevo estudio, esta propiedad del hidrógeno tuvo que ser estimada.
El nuevo modelo, que encaja bien con la investigación actual, podría probarse una vez que los experimentos revelen el factor de fraccionamiento de hidrógeno, dijo Shahar.
"Este documento es una alternativa muy creativa a lo que es un viejo problema", dijo Shahar. "Los autores han hecho un buen trabajo al estimar cuáles serían estos diferentes factores de fraccionamiento sin tener los experimentos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Unión Geofísica Americana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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