La mitad del agua de los océanos de la Tierra habría llegado en asteroides pétreos

“Los asteroides como Itokawa, que se formaron en el interior de la línea de congelamiento, podrían haber sido una fuente potencial de agua (hasta 0,5 de la masa de los océanos terrestres) durante la formación de la Tierra y otros planetas terrestres”, dicen en el artículo publicado en la revista Science Advances los investigadores Ziliang Jin y Maitrayee Bose, de la School of Earth and Space Exploration de la Universidad Estatal de Arizona. Si bien el estudio de los asteroides y otros objetos celestes está en pleno auge, el hecho de que el agua sea uno de los elementos necesarios para la vida tal como la conocemos en nuestro planeta hace que la afirmación de los científicos adquiera mayor relevancia. Pero además, tras su hallazgo los investigadores proponen una hipótesis alternativa a las ya existentes sobre la procedencia de parte del agua de nuestro planeta azul pálido.

Misterio acuoso

“El agua es esencial para la vida basada en carbono”, dicen Jin y Bose en su artículo, al tiempo que señalan que “el origen del agua en los cuerpos interiores del sistema solar está en constante debate”. En ese sentido, sostienen que hay varias hipótesis: la del modelo Grand Tack (el gran viraje) supone que “los asteroides ricos en volátiles fueron dispersados hacia los confines interiores” y que entonces “suministraron agua para los planetas terrestres a medida que crecían”; otra explicación, la de la acreción tardía, “sugiere que el agua adicional fue traída tardíamente (decenas de millones de años después de la formación de Júpiter) al sistema solar por impactos de asteroides ricos en agua o cometas del exterior del sistema solar”; también plantean un “escenario alternativo” en el que el agua terrestre podría ser explicada por la acreción de pequeños guijarros de hielo a medida que la línea de congelamiento migraba. Dado este marco, los investigadores sostienen que el estudio de los materiales con los que se construyeron los planetesimales, es decir, los discos protoplanetarios, “puede ayudar a comprender el origen del agua en los planetas terrestres, especialmente en la Tierra”. Los asteroides pétreos como Itokawa, generalmente menores a los 20 kilómetros, son de los objetos más comunes en el cinturón de asteroides y se formaron a distancias de entre 0,3 y 3 unidades astronómicas (una unidad astronómica equivale a la distancia media entre la Tierra y el Sol), por lo que son un buen lugar para buscar pistas de origen del agua. Pero una cosa es decirlo y otra cosa es poder hacerlo.

Para su trabajo los investigadores contaron con muestras obtenidas in situ por la sonda espacial Hayabusa, de la Agencia de Exploración Aeroespacial japonesa (JAXA), que en su misión de 2010 se encontró con el asteroide pétreo Itokawa 25143 y colectó y trajo a nuestro planeta más de 1.500 partículas de su superficie. Sin esta misión, el trabajo no hubiera sido posible, por lo que los autores declararon que “fue un privilegio que la agencia espacial japonesa JAXA deseara compartir cinco partículas de Itokawa con investigadores estadounidenses”. También contaron que al adelantarles que el hecho de que querían buscar rastros de agua en las partículas traídas del asteroide fue algo que “sorprendió a quienes trabajaban en el proyecto Hayabusa”, pues nadie había pensado en buscar agua en las muestras recogidas. “Me alegro de que nuestra corazonada haya dado frutos”, declaró a la prensa la investigadora Bose: en dos de las cinco partículas remitidas por la agencia japonesa, los investigadores encontraron minerales con agua en la estructura de sus cristales.

Las muestras fueron analizadas en un Espectrómetro de Masa de Iones de Nanoescala Secundaria (NanoSIMS por su sigla en inglés), que ofrece la sensibilidad suficiente para medir granos tan pequeños como los de Itokawa, que tienen un tamaño menor a la mitad del grosor de un cabello humano (uno de los granos analizados medía 20x40 micras). Lo que encontraron en las muestras de superficie del asteroide fue agua en una concentración de entre 698 a 988 partes por millón, de tal manera que, por más que se trate de un asteroide pétreo formado en el interior de la línea de congelamiento del sistema asolar y, por tanto, a muy elevadas temperaturas, “puede albergar más agua que lo que los científicos habían asumido”. También observaron que “los minerales tenían composiciones isotópicas de hidrógeno que son indistinguibles de las de la Tierra”. Dados estos resultados, los autores van más allá, y en el artículo se animan a proponer “un escenario alternativo para el origen del agua en la Tierra”, calculan “la cantidad de agua que podría haber sido traída a la proto-Tierra” por estos asteroides pétreos como Itokawa, y concluyen que podrían ser responsables de cerca de “0,5 de la masa del agua de los océanos terrestres”.

Para los investigadores, su trabajo demuestra que los “asteroides pétreos probablemente son una fuente crítica de agua y otros elementos para los planetas terrestres”, por lo que son “blancos prioritarios para la exploración”. Bose agrega: “La misión Hayabusa hacia Itokawa ha expandido nuestro conocimiento de los contenidos volátiles de los cuerpos que ayudaron a formar la Tierra. No sería sorprendente que un mecanismo similar de producción de agua sea común para los exoplanetas rocosos alrededor de otras estrellas”. Cabe señalar que la misión Hayabusa 2 se encuentra ahora en el asteroide Ryugu, donde está colectando muestras que llegarán a Japón en diciembre de 2020. Tal vez entonces aporten más pruebas de cómo el agua, tan vital para nuestra vida, llegó a nuestro planeta.

Agua inesperada

Consultado al respecto, el astrónomo Julio Fernández, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, experto que ha hecho valiosos aportes y descubrimientos en el campo de los cometas y la formación de planetas, afirmó: “Hay muchas evidencias que muestran que el agua terrestre vino en su mayor parte de la zona de los asteroides. Este hallazgo en particular, que se da en muestras de un asteroide pétreo, y por tanto en partículas en las que no se esperaba encontrar mucha agua, confirma la importancia del agua en los asteroides”. Fernández, quien no participó en el trabajo publicado, comenta también que si bien el agua encontrada en las muestras de Itokawa “está una pequeña proporción –menos de una milésima en porcentaje–”, es muy relevante porque “dada la relación de los isótopos de deuterio e hidrógeno que observaron, es un tipo de agua que coincide con las características del agua que tenemos en la Tierra”.

Lo que dice Julio Fernández no es un dato menor: una cosa es que los asteroides pétreos tengan agua, y otra cosa es que el agua de nuestro planeta provenga de ellos. Esta huella isotópica de estos objetos muy antiguos del sistema solar nos indican que nuestra agua y la del asteroide comparten su origen. “Por ejemplo, los cometas, que eran otros objetos que se argumentaba que podrían haber proporcionado el agua terrestre, no han obtenido esa relación isotópica de deuterio/hidrógeno, por lo que su agua es diferente a la que se encuentra aquí en la Tierra” comenta Fernández que fue uno de los pioneros en el estudio de cometas y asteroides, ya que predijo en 1980 la existencia de un cinturón de cometas más allá de Neptuno, que luego recibiría el nombre de “cinturón de Kuiper”.

Fernández aclara que estos asteroides pétreos “provienen de la región más interior del cinturón principal. Pero los asteroides de la parte externa del cinturón son más ricos en volátiles y en carbono, por lo que probablemente tienen una proporción de agua mucho mayor”. El descubrimiento “afina un poco los resultados y les da a los asteroides pétreos cierta importancia como proveedores de, por lo menos, algo de agua”. Cuando se le preguntó si ese “algo de agua” concuerda con lo planteado por los autores, quienes calculan que los asteroides pétreos podrían haber aportado hasta el 0,5 de la masa del agua de los océanos terrestres, Fernández fue cauto y comentó: “Creo que lo más importante del artículo es confirmar con muestras tomadas in situ que todos los asteroides tienen agua, incluso los más pétreos, y que esa agua coincide con la que nosotros encontramos acá en la Tierra”.

Del polvo venimos

Así como un reloj de manecillas detenido da bien la hora dos veces al día, las religiones que sostienen que del polvo venimos parecen estar en lo correcto: los científicos del mundo entero estudian las nubes de polvo del universo para entender cómo se forman las estrellas y los planetas, en busca del origen de los elementos que nos rodean. En su libro de divulgación Si existen... ¿dónde están?, Fernández afirmaba que los átomos más abundantes en las nubes moleculares interestelares son el hidrógeno, el carbono, el nitrógeno y el oxígeno, que “se combinan tanto en la fase gaseosa como en la sólida, sobre las superficies de los granos de polvo, para formar diversos compuestos moleculares”. También señalaba que “a pesar de la gran diversidad biológica, desde un ser humano hasta un hongo están constituidos en un 99,9% por combinaciones químicas de los cuatro elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON)”. Y decía, en junio del año 2000, que “nuestro conocimiento del polvo y los hielos interestelares ha mejorado notablemente gracias a las observaciones realizadas en la región infrarroja del espectro”. Hoy, observatorios como ALMA permiten observar mejor ese polvo interestelar y, por lo tanto, tratar de entender de dónde venimos y por qué somos lo que somos.

“Con la tecnología actual, como la de ALMA, se están estudiando regiones en las que se forman sistemas planetarios con un detalle que antes era imposible. Tienen una resolución suficiente y una sensibilidad como para estudiar en detalle los discos de acreción que se forman en torno a estrellas jóvenes”, comentó Fernández 19 años después de haber escrito el libro mencionado. “El agua es una molécula que se forma a partir de dos elementos muy abundantes en el universo, que además tienden a combinarse entre sí. Agua hay por todo el universo, y hay mucha agua en nuestro sistema solar, sobre todo en su parte más externa. Este trabajo tiene importancia para el estudio de la Tierra porque la zona en la que escasea el agua es justamente la zona cercana al Sol, que es donde los planetas como la Tierra se formaron y en las que el agua no estaba entre los materiales, o eso pensamos en un principio. Ahora vemos que algunas moléculas quedaron atrapadas”, afirma.

Fernández resume que el trabajo “ayuda a entender cómo, al fin y al cabo, quedamos en la Tierra con una pequeña cuota de agua, que es poca respecto de la masa total del planeta, pero sumamente importante para la vida”. Tal vez trabajos como este, y el de otros astrónomos que intentan descifrar cómo se forman las estrellas y los planetas, nos permitan reflexionar sobre la gran serie de fenómenos complejos, condiciones asombrosas y hasta las casualidades maravillosas que permitieron que en nuestro planeta exista agua líquida que, entre otras cosas, hizo posible el surgimiento de la vida. Tal vez entonces hagamos un mayor esfuerzo por preservar tanto a la una, que vino en parte de asteroides, y a la otra, que por ahora es la única que conocemos en el universo.

Artículo: “New Clues to Ancient Water on Itokawa”.

Publicación: Science Advances (mayo de 2019).

Autores: Ziliang Jin, Maitrayee Bose.