Descubren que el agua de la Tierra fue suministrada por el protoplaneta Theia en una colisión que provocó la formación del satélite natural.
Hawai, Estados Unidos, 21 de mayo de 2019. Por primera vez un estudio interdisciplinario mostró evidencia química, física y material para la formación de agua en la Luna.
Si bien los descubrimientos recientes de naves orbitales como Lunar Prospector y LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) sugieren la existencia de hielo de agua en los polos de la luna, su origen sigue siendo incierto. El agua lunar representa uno de los requisitos clave para la colonización permanente de la luna como materia prima para la generación de combustible y energía (hidrógeno, oxígeno) y también como “agua potable”.
Los científicos Ralf I. Kaiser y Jeffrey Gillis-Davis de HIGP (Hawai Institute of Geophysics and Planetology) diseñaron los experimentos para probar la sinergia entre los protones de hidrógeno del viento solar, los minerales lunares y los impactos de micrometeoritos. El investigador postdoctoral Cheng Zhu irradió muestras de olivino, un mineral seco que sirve como sustituto del material lunar, con iones deuterio como proxy de los protones del viento solar.
Con deuterio irradiado “los experimentos no revelaron ningún rastro de formación de agua, incluso después de aumentar la temperatura a las temperaturas diurnas de la latitud media lunar”, explicó Zhu. “Pero cuando calentamos la muestra detectamos deuterio molecular, lo que sugiere que el deuterio, o hidrógeno, implantado desde el viento solar puede almacenarse en la roca lunar”.
“Por lo tanto otra fuente de alta energía podría ser necesaria para desencadenar la formación de agua dentro de los minerales de la luna, seguida de su liberación como un gas que puede detectarse”, agregó.
El segundo conjunto de experimentos de irradiación de deuterio fue seguido por calentamiento por láser para simular los efectos térmicos de los impactos de micrometeoritos. Se observó una ráfaga de iones con relaciones de masa a carga que coincidían con la del agua pesada individualmente ionizada en la fase gaseosa durante los pulsos del láser. “Se continuó produciendo agua durante los pulsos del láser después de que la temperatura aumentara, lo que sugiere que el olivino estaba almacenando los precursores del agua pesada que se liberó por calentamiento con láser”, dijo Zhu.
Para visualizar estos procesos e interpretar el impacto más amplio en la luna y otros cuerpos, Hope Ishii y John Bradley de HIGP utilizaron microscopía electrónica de barrido de haz de iones enfocada y microscopía electrónica de transmisión en el Centro de Microscopía Electrónica Avanzada.
Observaron pozos de superficie de tamaño submicrométrico, algunos parcialmente cubiertos por tapas, lo que sugiere que el vapor de agua se acumula debajo de la superficie en las vesículas hasta que estalla, liberando agua de los silicatos lunares con el impacto de los micrometeoritos.
“En general, este estudio avanza nuestra comprensión sobre el origen del agua detectada en la luna y otros cuerpos sin aire en nuestro sistema solar, como el mercurio y los asteroides, y proporciona, por primera vez, un mecanismo científicamente sólido y probado de formación de agua”, concluye Jeffrey Gillis-Davis de HIGP.
El agua llegó a una Tierra seca con la formación de la Luna
Planetólogos de la Universidad de Münster (Alemania) demostraron por primera vez que el agua llegó a la Tierra con la formación de la Luna hace unos 4.400 millones de años.
La Luna se formó cuando la Tierra fue golpeada por un cuerpo del tamaño de Marte, también llamado Theia. Hasta ahora los científicos asumían que Theia se originó en el sistema solar interior cerca de la Tierra.
Sin embargo, los investigadores de Münster demostraron que Theia proviene del sistema solar exterior y que entregó grandes cantidades de agua a la Tierra. Los resultados se publican en la edición actual de Nature Astronomy.
La Tierra se formó en el sistema solar interior “seco”, por lo que es algo sorprendente que haya agua en la Tierra. Para entender por qué este es el caso, tenemos que retroceder en el tiempo cuando el sistema solar se formó hace unos 4.500 millones de años.
De estudios anteriores sabemos que el sistema solar se estructuró de tal manera que los materiales “secos” se separaron de los materiales “húmedos”: los meteoritos llamados “carbonosos”, que son relativamente ricos en agua provienen del sistema solar exterior , mientras que los meteoritos “no carbonosos” más secos provienen del sistema solar interior. Si bien los estudios anteriores demostraron que los materiales carbonosos probablemente fueron los responsables de entregar el agua a la Tierra, se desconocía cuándo y cómo este material carbonoso, y por lo tanto el agua llegó a la Tierra.
“Hemos utilizado isótopos de molibdeno para responder a esta pregunta. Los isótopos de molibdeno nos permiten distinguir claramente el material carbonoso y el no carbonoso, y como tal representan una huella genética del material del sistema solar exterior e interior”, explicó Gerrit Budde del Instituto de Planetología en Münster y autor principal del estudio.
Las mediciones de los investigadores de Münster muestran que la composición isotópica del molibdeno de la Tierra se encuentra entre las de los meteoritos carbonosos y no carbonosos, lo que demuestra que parte del molibdeno de la Tierra se originó en el sistema solar exterior. En este contexto, las propiedades químicas del molibdeno desempeñan un papel clave porque, como es un elemento amante del hierro, la mayor parte del molibdeno de la Tierra se encuentra en el núcleo.
“El molibdeno al que se puede acceder hoy en día en el manto de la Tierra se origina en las últimas etapas de la formación de la Tierra, mientras que el molibdeno de las fases anteriores está completamente en el núcleo”, explicó Christoph Burkhardt, segundo autor del estudio. Los resultados de los científicos muestran, por primera vez, que el material carbonoso del sistema solar exterior llegó tarde a la Tierra.
Pero los científicos van un paso más allá. Muestran que la mayor parte del molibdeno en el manto de la Tierra fue suministrada por el protoplaneta Theia, cuya colisión con la Tierra hace 4 mil 400 millones de años llevó a la formación de la Luna. Sin embargo, dado que una gran parte del molibdeno en el manto de la Tierra se origina en el sistema solar exterior, esto significa que Theia también se originó en el sistema solar exterior. Según los científicos, la colisión proporcionó material carbonoso suficiente para dar cuenta de la cantidad total de agua en la Tierra.
“Nuestro enfoque es único porque, por primera vez, nos permite asociar el origen del agua en la Tierra con la formación de la Luna. En pocas palabras, sin la Luna probablemente no habría vida en la Tierra”, dijo Thorsten Kleine, profesora de Planetología en la Universidad de Münster.
Texto y Foto: Europa Press
