¿Por qué hay agua en la Tierra?

¿Por qué hay agua en la Tierra?

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Como sabemos, el agua es esencial para la vida y parece completamente normal tener agua alrededor. Sin embargo, la tierra es el único planeta cubierto por el océano.

¿Sabemos exactamente de dónde viene su agua? Esta no es una pregunta sencilla: durante mucho tiempo, la gente ha creído que la tierra está seca y no hay agua, porque está cerca del sol y el sistema solar se formó con altas temperaturas.

En este modelo, el agua pudo haber sido traída a la tierra por un cometa o asteroide que chocó con la tierra. Una fuente de agua tan complicada puede significar que nuestro planeta es único en el universo.

Sin embargo, un estudio de 2020, demostró que el agua, o al menos sus componentes, hidrógeno y oxígeno, pueden haber estado presentes en las rocas que inicialmente formaron la Tierra. Si eso es así, es más probable que en otros lugares existan otros «planetas azules» con agua líquida.

Agua en la Tierra, agua dentro de la Tierra

El agua líquida cubre más del 70% de la superficie de la Tierra, con aproximadamente el 95,6% en océanos y mares, y el 4% restante en glaciares, casquetes polares, aguas subterráneas, lagos, ríos, humedad del suelo y la atmósfera.

Pero la mayor parte del agua de la Tierra se encuentra a gran profundidad: el manto contiene entre una y diez veces el volumen de los océanos.

En la superficie de la Tierra, «agua» significa dos hidrógenos por cada oxígeno (H20), mientras que lo que llamamos «agua» en el manto corresponde al hidrógeno incorporado en minerales, magmas y fluidos. Este hidrógeno puede unirse con el oxígeno circundante para formar agua a las condiciones adecuadas de temperatura y presión.

Imagen derecha: Toda el agua de la superficie de la Tierra contenida en una esfera de 1.300 km de diámetro, es decir, del tamaño de Alemania de norte a sur. Crédito: Howard Perlman, USGS; Jack Cook, Instituto Oceanográfico de Woods Hole; Adam Nieman

Si bien el agua representa menos del 0,5% de la masa de la Tierra, es clave para la evolución del propio planeta y para la vida en su superficie.

En el sistema solar temprano, había mucho hidrógeno, principalmente en forma de gas dihidrógeno (H2), o unido a átomos de oxígeno para formar agua (H2O). Sin embargo, la Tierra y los otros planetas rocosos (Mercurio, Venus y Marte) se formaron cerca del Sol, donde hacía demasiado calor para que el agua se incorporara a la roca en forma de hielo: simplemente se habría evaporado. Entonces, ¿por qué la Tierra tiene ahora tanta agua, tanto en su manto como en su superficie?

La hipótesis prevaleciente: hidrógeno entregado a la Tierra por asteroides hidratados

Algunos meteoritos, llamados condritas, provienen de pequeños asteroides que, a diferencia de los planetas, no han evolucionado geológicamente desde su formación. Son buenos testigos de los primeros millones de años del sistema solar.

Las condritas carbonáceas, por ejemplo, se formaron lo suficientemente lejos del Sol como para contener inicialmente hielo de agua (todo lo cual desde entonces se ha incorporado en minerales hidratados mediante alteración hidrotermal). Por el contrario, las condritas ordinarias y de enstatita se formaron más cerca del Sol donde el agua era gaseosa y se incorporó en grandes cantidades a las rocas: al igual que los planetas rocosos, las condritas ordinarias y de enstatita se consideran «secas».

Hasta ahora, la hipótesis aceptada era que la Tierra se formó a partir de materiales secos y que su agua fue entregada por cuerpos celestes que se formaron más lejos del sol: meteoritos hidratados, como condritas carbonáceas o cometas, aunque esta última hipótesis fue frustrada recientemente por la sonda espacial Rosetta de la ESA.

formación del sistema solar

Imagen: El sistema solar comenzó como una nube de gas y polvo, a partir de la cual los planetas y cuerpos planetarios se formaron por la aglomeración del polvo. A bajas presiones del medio interplanetario, la incorporación de agua en los cuerpos planetarios depende de la temperatura circundante: por encima de -184 grados Fahrenheit, el agua está en forma de vapor y no se aglomera con otros sólidos. Crédito: Laurette Piani

¿Otro origen del agua de la Tierra?

El estudio cuenta una historia diferente. Los investigadores analizaron el hidrógeno en condritas de enstatita. Recuerda que estos se encuentran entre nuestros mejores análogos de las rocas que formaron la Tierra, por lo que las concentraciones de hidrógeno en estas rocas «secas» apuntan a la posible presencia de agua durante la formación de la Tierra.

Entonces compararon la composición de la Tierra y la de las condritas de enstatita al observar las cantidades de varios isótopos (átomos del mismo elemento pero que contienen diferentes números de neutrones). Encontraron que, aunque las condritas de enstatita no contienen minerales hidratados, contienen pequeñas cantidades de hidrógeno con una proporción isotópica consistente con la de la Tierra.

Se cree que el hidrógeno ha estado presente en trazas (<0,1%) en los minerales y compuestos orgánicos que se aglomeraron para formar condritas de enstatita, lo que explica de dónde proviene la mayor parte del agua contenida en el manto de la Tierra y en parte de los océanos. La mayor parte del agua de la Tierra (más precisamente sus elementos, hidrógeno y oxígeno) puede haber estado presente desde el principio.

meteoritos

Imagen: El meteorito de Murchison, una condrita carbonosa que contiene minerales hidratados y componentes orgánicos que se formó en la parte exterior del sistema solar (0,46 g). Derecha: el meteorito Sahara 97096, una condrita de enstatita sin minerales hidratados que se formó en la parte interior del sistema solar (70 g). Crédito: Jon Taylor/Flickr y Laurette Piani y Christine Fieni/MNHN, CC BY-SA

¿Cuáles son las consecuencias de un origen local del agua?

Esto no nos dice cuándo aparecieron los océanos en la superficie de la Tierra, pero ahora sabemos que el agua de la Tierra no fue necesariamente entregada por cuerpos hidratados que se formaron muy lejos del Sol. Sin embargo, todavía no entendemos en qué forma (s) y mediante qué proceso se incorporó y almacenó el hidrógeno en las rocas del sistema solar interior.

La presencia de hidrógeno en las rocas del sistema solar interior es particularmente importante porque podría haber sido una fuente de agua para los otros planetas rocosos (Mercurio, Venus y Marte). Entonces, rocas similares podrían representar una fuente de agua para los planetas que orbitan alrededor de otros soles, una condición para desarrollar la vida, al menos la vida tal como la conocemos.

Carafe of clean and dirty water

Vía: Vistaalmar

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