La influencia de J¨²piter y la Luna en nuestras vidas

Explicamos en un art¨ªculo anterior que las propiedades isot¨®picas de un compuesto pueden usarse para estudiar su origen y evoluci¨®n. Y nos emplazamos a otro art¨ªculo para hablar de la aplicaci¨®n de esta t¨¦cnica al estudio del origen del agua de nuestro planeta. Pues aqu¨ª vamos.

?Qu¨¦ sabemos del agua en la Tierra? Lo primero, no hay ning¨²n otro sitio en el Sistema Solar o m¨¢s all¨¢ en el que sepamos con total seguridad que hay agua l¨ªquida. Sabemos de la existencia de agua helada en la Luna y en Europa y Enc¨¦lado, lunas de J¨²piter y Saturno, respectivamente, o en cometas como 67P/Churyamov-Gerasimenko. Tambi¨¦n conocemos la presencia de vapor de agua en criovolcanes de esas lunas y en el medio interestelar, sobre todo cerca de zonas donde se est¨¢n formando estrellas. ?Toda esa agua es igual, tiene la misma composici¨®n isot¨®pica?

El problema sobre el origen del agua en la Tierra es que los modelos de formaci¨®n de planetas rocosos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) establecen que estos aparecieron en una zona del Sistema Solar, cerca del astro rey, donde la temperatura era bastante alta como para no permitir la formaci¨®n de atm¨®sferas primarias, donde el agua no pod¨ªa subsistir nada m¨¢s que en estado gaseoso y lo normal es que escapase de la acci¨®n gravitatoria de cada planeta. Es decir, el ambiente en el que se cre¨® el Sol y la Tierra era bastante seco, a pesar de que el agua es uno de los compuestos m¨¢s abundantes en las zonas de formaci¨®n de estrellas.

La paradoja tambi¨¦n afecta al carbono, la otra base de la vida en la Tierra, que es el cuarto elemento m¨¢s abundante en el universo despu¨¦s del hidr¨®geno, helio y ox¨ªgeno (con el ox¨ªgeno y el hidr¨®geno ah¨ª arriba no es de extra?ar que el agua sea muy com¨²n en el cosmos) y el segundo elemento m¨¢s abundante en masa en nuestro cuerpo (casi un 20% de nosotros es carbono). Pero, sin embargo, el carbono es 10 veces menos abundante en la Tierra que en el universo en general.

?Por qu¨¦ mezclamos la discusi¨®n sobre el origen del agua con el de la abundancia de carbono? Porque una parte peque?a, como un 5%, de los meteoritos que nos llegan hoy a nuestro planeta tienen altas abundancias de carbono, se les llama condritas carbon¨¢ceas, e interesantemente contienen altos contenidos de agua tambi¨¦n. Eso significa que debieron formarse en zonas bastante alejadas del Sol, m¨¢s all¨¢ del cintur¨®n de asteroides entre Marte y J¨²piter, m¨¢s all¨¢ de lo que se conoce como la l¨ªnea de congelaci¨®n, donde las temperaturas ya eran bastante m¨¢s bajas y permit¨ªan la formaci¨®n de hielos de agua, metano o amoniaco en el Sistema Solar primigenio. Esta es una de las razones por las que se considera que el agua de la Tierra pudo llegar por un bombardeo de este tipo de meteoritos en un periodo en el que la Tierra ya se hab¨ªa enfriado considerablemente desde su formaci¨®n.

Otra cuesti¨®n es cu¨¢ndo pudo llegar el agua. Hay evidencias de existencia de agua en nuestro planeta hace 4400 millones de a?os, poco m¨¢s de 100 millones de a?os despu¨¦s de su formaci¨®n, cuando la temperatura de la superficie de nuestro planeta deb¨ªa estar lo suficiente fr¨ªa para congelar el agua. Estas evidencias se basan en el estudio de determinados minerales como el zirc¨®n, que resisten bastante bien los cambios geol¨®gicos y la acci¨®n atmosf¨¦rica, por lo que nos dan informaci¨®n sobre los or¨ªgenes y no tanto sobre la evoluci¨®n del agua en la Tierra.

El estudio de las abundancias isot¨®picas del agua presente en condritas carbon¨¢ceas, al menos en algunas de ellas, que son tan antiguas como el propio Sistema Solar, arroja resultados muy similares al del agua de la Tierra. En concreto, se suele utilizar la cantidad de deuterio frente al protio, y esta es bastante parecida para condritas provenientes de las inmediaciones de J¨²piter, algunas arrancadas del asteroide Vesta (?c¨®mo se sabe que un meteorito viene de Vesta?; eso es otra historia). M¨¢s all¨¢, por ejemplo, en cometas provenientes de los confines del Sistema Solar, en lo que se conoce como nube de Oort, las abundancias de deuterio son bastante mayores.

?Entonces qu¨¦ tienen que ver J¨²piter y la Luna en toda esta historia del agua en la Tierra? En el caso de J¨²piter, su influencia en el asunto vendr¨ªa de su intensa acci¨®n gravitatoria en el Sistema Solar, que perturba ¨®rbitas de multitud de asteroides. En alg¨²n momento de la historia del Sistema Solar algunos modelos evolutivos establecen que J¨²piter pudo no tener la misma ¨®rbita que tiene hoy en d¨ªa, pudo estar m¨¢s cerca del Sol para luego migrar hacia su posici¨®n actual. Esta excursi¨®n de J¨²piter habr¨ªa provocado un barrido de objetos a lo largo de su trayectoria, que podr¨ªan haber sido lanzados masivamente hacia ¨®rbitas m¨¢s internas cerca del Sol, y llegar as¨ª a la Tierra. Esto es lo que se conoce como bombardeo masivo tard¨ªo, que cuenta con pruebas de la concentraci¨®n de impactos de meteorito en la Luna en torno a hace 3900 millones de a?os. Pero no est¨¢ del todo claro, esa concentraci¨®n que hemos encontrado podr¨ªa ser debida a que no hemos recogido muestras lunares nada m¨¢s que de unos pocos lugares, esperamos que los esfuerzos actuales para volver a la Luna solucionen estas limitaciones. En todo caso, parece que ya hab¨ªa agua antes de este posible evento, as¨ª que en parte debe existir un origen previo de gran parte de los oc¨¦anos terrestres.

Y aqu¨ª es donde aparece el papel de la Luna. Para entenderlo volvemos a la potencia del estudio de is¨®topos, que nos sirven como si de un estudio gen¨¦tico se tratara. Pero esta vez hablamos de un elemento mucho m¨¢s raro, el molibdeno, un metal con 42 protones (por comparar, el hierro tiene 26) del que se conocen decenas de is¨®topos. Resulta que las abundancias relativas de esos is¨®topos en la Tierra est¨¢n en el medio de las abundancias observadas para condritas carbon¨¢ceas y condritas provenientes de los confines del Sistema Solar. Teniendo en cuenta que el molibdeno es m¨¢s denso que el hierro (un dadito de 1 cent¨ªmetro de lado pesa 10 gramos, frente a 7 gramos si fuera de hierro y 1 gramo si fuera agua), y que la mayor parte del hierro en nuestro planeta est¨¢ en el n¨²cleo, no ser¨ªa raro pensar que el molibdeno que lleg¨® a la Tierra al principio de su historia se hundi¨® yendo a parar al n¨²cleo terrestre. El molibdeno de superficie, en la corteza o el manto superior, podr¨ªa tener un origen m¨¢s reciente, y su composici¨®n isot¨®pica apunta a zonas donde exist¨ªa bastante carbono y agua. Los tiempos funcionan para asociar esta llegada de molibdeno y agua con el impacto de Theia, el protoplaneta que habr¨ªa provocado la formaci¨®n de la Luna tras chocar con la Tierra hace 4500 millones de a?os y mezclar gran parte de su material con el manto terrestre. Seg¨²n estos ¡°estudios molibd¨¦nicos¡±, Theia ser¨ªa un planeta proveniente no de la zona de planetas rocosos, sino de la zona de planetas gaseosos (J¨²piter, Saturno) y/o helados (Urano, Neptuno), llenito de agua.

Por ahora las pruebas no son concluyentes, pero bien podr¨ªa ser el cataclismo planetario provocado por Theia, con la consiguiente formaci¨®n de la Luna, quiz¨¢s con la mediaci¨®n de J¨²piter, tuvieran un efecto fundamental en la aparici¨®n de la vida por varios motivos, incluido dar cuenta de la mayor parte del agua existente hoy en nuestro planeta. Cuando nos entre sed, pensemos que nuestra vida puede estar m¨¢s relacionada con los astros de lo que nos parece, y que adem¨¢s de polvo de estrellas somos fruto de un choque de gigantes.

Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez es investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas y del Instituto Nacional de T¨¦cnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa; Patricia S¨¢nchez Bl¨¢zquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa.

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