¿De dónde vino el agua de la Tierra?

Si observamos la Tierra en comparación con otros planetas rocosos del vecindario, lo primero que probablemente salte a la vista es que hay MUCHA agua. Entonces, ¿cómo se cubrió el 70 por ciento de la superficie de nuestro planeta con este ingrediente esencial para la vida?

Esa pregunta es objeto de un animado debate científico, según parece.

Hay dos teorías predominantes: Una es que la Tierra conservó algo de agua cuando se formó, ya que habría habido hielo en la nebulosa de gas y polvo (llamada nebulosa proto-solar) que acabó formando el sol y los planetas hace unos 4.500 millones de años. Parte de esa agua ha permanecido en la Tierra, y podría reciclarse a través de la capa del manto del planeta, según una teoría.

La segunda teoría sostiene que la Tierra, Venus, Marte y Mercurio habrían estado lo suficientemente cerca de esa nebulosa proto-solar como para que la mayor parte de su agua se hubiera vaporizado por el calor; estos planetas se habrían formado con poca agua en sus rocas. En el caso de la Tierra, se habría vaporizado aún más agua cuando se produjo la colisión que formó la Luna. En este escenario, en lugar de ser cultivados en casa, los océanos habrían sido entregados por asteroides ricos en hielo, llamados condritas carbonosas.

Sigue el agua

Los científicos pueden rastrear el origen del agua de la Tierra observando la proporción de dos isótopos de hidrógeno, o versiones del hidrógeno con un número diferente de neutrones, que se dan en la naturaleza. Uno es el hidrógeno ordinario, que sólo tiene un protón en el núcleo, y el otro es el deuterio, también conocido como hidrógeno «pesado», que tiene un protón y un neutrón.

La proporción entre deuterio e hidrógeno en los océanos de la Tierra parece coincidir con la de los asteroides, que suelen ser ricos en agua y otros elementos como el carbono y el nitrógeno, más que los cometas. (Mientras que los asteroides son pequeños cuerpos rocosos que orbitan alrededor del sol, los cometas son cuerpos helados, a veces llamados bolas de nieve sucias, que liberan gas y polvo y se cree que son restos de la formación del sistema solar.)

Los científicos también han descubierto ópalos en meteoritos que se originaron entre asteroides (es probable que sean piezas desprendidas de asteroides). Dado que los ópalos necesitan agua para formarse, este hallazgo fue otro indicio de que el agua proviene de rocas espaciales. Estas dos pruebas favorecerían un origen asteroide. Además, el deuterio tiende a acumularse más lejos en el sistema solar que el hidrógeno, por lo que el agua formada en las regiones exteriores del sistema tendería a ser rica en deuterio.

Y además, los planetas interiores rocosos contienen relativamente poca agua (en relación con sus masas) en comparación con las lunas heladas de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, e incluso los propios gigantes gaseosos. Eso apoyaría la idea de que en el sistema interior el agua se evaporó, mientras que en el sistema exterior no lo hizo. Si el agua se evaporó en la Tierra tendría que ser reemplazada desde algún otro lugar, y los asteroides ricos en agua son abundantes en los confines del sistema.

Más pruebas de apoyo provienen de la nave espacial DAWN de la NASA, lanzada en 2007, que encontró evidencia de agua en Ceres y Vesta, los dos objetos más grandes del cinturón principal de asteroides situado entre Marte y Júpiter.

El agua de la Tierra es complicada

¿Un golpe para los asteroides? No tan rápido. Para que este escenario funcione, la proporción de isótopos tuvo que haber permanecido igual en los océanos durante los últimos miles de millones de años.

¿Pero y si no fue así?

Lydia Hallis, científica planetaria de la Universidad de Glasgow en el Reino Unido, cree que el hidrógeno presente en la Tierra primitiva tenía mucho menos deuterio que ahora. La proporción cambió porque en la historia temprana de la Tierra la radiación del sol calentaba tanto el hidrógeno como el deuterio. El hidrógeno, al ser más ligero, era más probable que saliera volando hacia el espacio exterior, dejando más deuterio.

Además, en los últimos años, los modelos más recientes parecen mostrar que la Tierra retuvo mucha agua mientras se formaba, y que los océanos podrían haber estado presentes durante mucho más tiempo de lo que se pensaba.

Hallis y sus colegas observaron las proporciones de isótopos de hidrógeno en antiguas rocas canadienses, algunas de las más antiguas de la Tierra. Las proporciones de isótopos se parecían mucho menos a las de los asteroides y mucho más a las del agua que cabría esperar de la nebulosa solar primitiva de la región: las rocas tenían más hidrógeno ordinario y menos deuterio. Pero la proporción actual del océano se parece a la de los asteroides. Eso parece indicar que algo ha cambiado en los últimos miles de millones de años. La investigación se publicó en Science en 2015.

Si los océanos de la Tierra se formaron a partir del agua de nuestro propio planeta, en lugar de los asteroides, eso resolvería un par de problemas para los científicos planetarios. Uno es por qué la Tierra parece tener tanta agua en primer lugar. Otro es por qué la vida, que hasta donde se sabe requiere agua, parece haber aparecido tan rápidamente una vez que la Tierra tuvo una superficie sólida.

Además del trabajo de Hallis, otros científicos han estudiado las formas en que el agua podría reciclarse desde el interior de la Tierra. En 2014, Wendy Panero, profesora asociada de Ciencias de la Tierra en el Estado de Ohio, y el estudiante de doctorado Jeff Pigott propusieron la teoría de que la Tierra se formó con océanos enteros de agua en su interior. A través de la tectónica de placas, esa agua ha ido abasteciendo los océanos. Estudiaron el granate y descubrieron que podía trabajar con otro mineral, llamado ringwoodita, para suministrar agua al interior de la Tierra, agua que más tarde saldría al circular el material del manto.

Complicando el panorama, ninguna de estas hipótesis es mutuamente excluyente. Los asteroides podrían entregar agua mientras que parte podría provenir del interior de la Tierra. La cuestión es cuánta entregaría cada uno – y cómo averiguarlo.

Así que este misterio seguirá siéndolo, al menos durante un tiempo más.

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