El agua se acumuló en la Tierra al inicio de su formación

La Tierra es conoce como el planeta azul debido a sus océanos, que cubren más del 70 por ciento de su superficie y son el hogar de la mayor biodiversidad del mundo. Aunque el agua es esencial para la vida en el planeta, las respuestas a dos preguntas claves siguen sin resolverse: ¿De dónde proviene el agua de la Tierra y cuándo llegó?

Aunque algunos teorizan que el agua llegó tarde a la Tierra, mucho después de que el planeta se formara, los hallazgos de un nuevo estudio dirigido por científicos de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI, Massachusetts, EE.UU.) sitúan significativamente antes la primera evidencia de agua en la Tierra y en el Sistema Solar Interior.

"La respuesta a una de las cuestiones básicas es que los océanos estuvieron siempre aquí. No los obtuvimos en un proceso tardío, como se pensaba anteriormente", asegura Adam Sarafian, el autor principal del artículo publicado hoy en la revista Science, y estudiante del Programa Conjunto Massachusetts Institute of Technology/WHOI en el Departamento de Geología y Geofísica.

Una escuela de pensamiento era que los planetas se formaron originalmente en seco, debido a los procesos de alta energía y fuertes impactos de la formación de los planetas, y que el agua llegó más tarde en fuentes tales como cometas o asteroides "húmedos", que están compuestos en gran parte por hielos y gases.

"Cuando los asteroides y meteoritos gigantes chocan, hay una gran cantidad de destrucción", explica Horst Marschall, geólogo de WHOI y co-autor del artículo, en la nota de prensa de la institución. "Algunas personas han argumentado que las moléculas de agua que hubieran estado presentes cuando los planetas se estaban formando se habrían evaporado o habrían volado al espacio, y que el agua superficial, tal como existe en nuestro planeta hoy en día, tuvo que haber llegado mucho más tarde, cientos de millones de años después".

Los autores del estudio se volvieron hacia otra fuente potencial de agua terrestre: las condritas carbonáceas. Los meteoritos más primitivos conocidos, las condritas carbonáceas, se formaron de la misma nube de polvo, arena, hielo y gases que dio lugar al Sol hace unos 4.600 millones de años, mucho antes de que se formaran los planetas.

"Estos meteoritos primitivos se asemejan a la composición media del sistema solar", señala el geólogo de WHOI y coautor del artículo Sune Nielsen. "Contienen una buena cantidad de agua, y habían sido considerados como candidatos para el origen del agua de la Tierra."

Isótopos

Con el fin de determinar la fuente de agua de los cuerpos planetarios, los científicos miden la ratio entre los dos isótopos estables de hidrógeno: el deuterio y el protio (comúnmente conocido como hidrógeno por antonomasia). Diferentes regiones del sistema solar se caracterizan por proporciones muy variables de estos isótopos.

Los autores del estudio sabían la ratio de las condritas carbonáceas y razonaron que si podían compararla con la de un objeto que se supiera que cristalizó mientras la Tierra estaba creciendo, podrían determinar cuando apareció el agua en la Tierra.

Para probar esta hipótesis, el equipo de investigación, que también incluye a Francis McCubbin, del Instituto de Meteorítica de la Universidad de Nuevo México, y Brian Monteleone, de WHOI, utilizaron muestras de meteoritos proporcionadas por la NASA, provenientes del asteroide (4) Vesta (del cinturón de asteroides, entre Marte y Júpiter).

El asteroide (4) Vesta, que se formó en la misma región del sistema solar que la Tierra, tiene una superficie de roca basáltica -lava congelada-. Estos meteoritos basálticos de (4) Vesta se conocen como eucritos y llevan una firma única de uno de los depósitos de hidrógeno más antiguos del sistema solar.

Su edad, aproximadamente 14 millones de años después de que se formara el Sistema Solar, los hace ideales para determinar la fuente del agua del Sistema Solar Interior en un momento en el que la Tierra estaba en su fase principal de formación. Los investigadores analizaron cinco muestras diferentes con espectrógrafos de masas. Esta es la primera vez que los isótopos de hidrógeno se han medido en meteoritos eucritos.

Resultados

Las mediciones muestran que (4) Vesta contiene la misma composición isotópica de hidrógeno que las condritas carbonáceas, que es también la de la Tierra. Eso, combinado con datos de isótopos de nitrógeno, apunta a las condritas carbonáceas como la más probable fuente común de agua.

"El estudio muestra que lo más probable es que el agua de la Tierra se acumulara al mismo tiempo que la roca. El planeta se formó como un planeta húmedo, con agua en la superficie", explica Marschall.

Si bien los resultados no excluyen una adición tardía de agua en la Tierra, muestra que no es necesaria ya que la cantidad y composición del agua precisas estuvieron presentes desde una fase muy temprana.

"Una consecuencia de ello es que la vida en nuestro planeta podría haber empezado a comenzar (sic) muy temprano", agrega Nielsen. "Que el agua llegara temprano al Sistema Solar Interior también significa que los otros planetas interiores podrían haber sido húmedos al principio y haber alojado vida antes de convertirse en los ambientes hostiles que son hoy."

Referencia bibliográfica:

A. R. Sarafian, S. G. Nielsen, H. R. Marschall, F. M. McCubbin, B. D. Monteleone: Early accretion of water in the inner solar system from a carbonaceous chondrite-like source. Science (2014). DOI: 10.1126/science.1256717.