Nuevo modelo para explicar cómo se originó el agua en la Tierra

Cantidades de agua en el planeta Tierra. Foto: Europa Press




El agua de la Tierra podría haberse originado a partir de interacciones entre atmósferas ricas en hidrógeno y océanos de magma de embriones planetarios como los de la Tierra en formación.

Durante décadas, lo que los investigadores sabían sobre la formación de los planetas se basaba principalmente en nuestro propio Sistema Solar. Aunque hay algunos debates activos sobre la formación de gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, existe un amplio consenso en que la Tierra y los demás planetas rocosos aumentan a partir del disco de polvo y gas que rodeaba a nuestro Sol en su juventud.

Al chocar entre sí objetos cada vez más grandes, los planetesimales bebé que acabaron formando la Tierra crecieron y se calentaron, fundiéndose en un vasto océano de magma debido al calor de las colisiones y a los elementos radiactivos. Con el tiempo, al enfriarse el planeta, el material más denso se hundió hacia el interior, separando la Tierra en tres capas distintas: el núcleo metálico, el manto rocoso de silicatos y la corteza.

Sin embargo, la explosión de la investigación de exoplanetas en la última década dio lugar a un nuevo enfoque para modelar el estado embrionario de la Tierra.

Los modelos utilizados

"Los descubrimientos de exoplanetas nos han permitido apreciar mucho mejor lo común que es que los planetas recién formados estén rodeados de atmósferas ricas en hidrógeno molecular, H2, durante sus primeros millones de años de crecimiento", explica Anat Shahar, del Instituto Carnegie. Con el tiempo, estas envolturas de hidrógeno se disipan, pero dejan sus huellas en la composición del joven planeta".

Con esta información, Shahar y sus coautores Edward Young y Hilke Schlichting, de la Universidad de California Los Ángeles, desarrollaron nuevos modelos de la formación y evolución de la Tierra para ver si podían reproducirse los rasgos químicos distintivos de nuestro planeta. Publican resultados en Nature.

Utilizando un modelo recién desarrollado, los investigadores pudieron demostrar que, en los inicios de la existencia de la Tierra, las interacciones entre el océano de magma y una protoatmósfera de hidrógeno molecular podrían haber dado lugar a algunos de los rasgos característicos de la Tierra, como su abundancia de agua y su estado general oxidado.

Utilizaron modelos matemáticos para explorar el intercambio de materiales entre las atmósferas de hidrógeno molecular y los océanos de magma estudiando 25 compuestos y 18 tipos de reacciones diferentes, lo suficientemente complejas como para arrojar datos valiosos sobre la posible historia formativa de la Tierra, pero lo bastante sencillas como para interpretarlas en su totalidad.

Análisis de las interacciones

Las interacciones entre el océano de magma y la atmósfera en su Tierra bebé simulada dieron lugar al movimiento de grandes masas de hidrógeno hacia el núcleo metálico, la oxidación del manto y la producción de grandes cantidades de agua.

Incluso si todo el material rocoso que chocó para formar el planeta en crecimiento estuviera completamente seco, estas interacciones entre la atmósfera molecular de hidrógeno y el océano de magma generarían copiosas cantidades de agua, revelaron los investigadores. Otras fuentes de agua son posibles, afirman, pero no necesarias para explicar el estado actual de la Tierra.

"Ésta es sólo una posible explicación de la evolución de nuestro planeta, pero una que establecería un importante vínculo entre la historia de la formación de la Tierra y los exoplanetas más comunes que se descubrieron orbitando estrellas lejanas, que se denominan Super-Tierras y sub-Neptunos", concluye Shahar.

Datos del proyecto

Este proyecto forma parte del proyecto interdisciplinar y multiinstitucional AEThER, iniciado y dirigido por Shahar, cuyo objetivo es desvelar la composición química de los planetas más comunes de la Vía Láctea -Super-Tierras y sub-Neptunos- y desarrollar un marco para detectar indicios de vida en mundos lejanos.

Este proyecto, financiado por la Fundación Alfred P. Sloan, tiene por objeto comprender cómo la formación y la evolución de estos planetas determinan sus atmósferas. Esto, a su vez, permitiría a los científicos diferenciar las verdaderas bioseñales, que sólo podrían producirse por la presencia de vida, de las moléculas atmosféricas de origen no biológico.

"Telescopios cada vez más potentes están permitiendo a los astrónomos comprender las composiciones de las atmósferas de los exoplanetas con un detalle nunca visto --destaca Shahar--. El trabajo de AEThER informará sus observaciones con datos experimentales y de modelado que, esperamos, conducirán a un método infalible para detectar señales de vida en otros mundos".

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