Francis en #rosavientos: Rosetta y el origen del agua en la Tierra

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Ya está disponible el audio del podcast de Eureka, mi sección en La Rosa de los Vientosde Onda Cero. Como siempre, una transcripción, unos enlaces y algunas imágenes.

No sabemos cuál es el origen del agua de los océanos y cómo llegó a la Tierra primigenia. Hay dos grandes hipótesis: los cometas o los asteroides, ambos gracias a sus impactos contra la Tierra. Un estudio publicado en Science presenta las medidas de la composición isotópica (deuterio/hidrógeno) del agua en el cometa 67P/Churyamov-Gerasimenko. Resulta que es muy diferente a la terrestre y a la de otros cometas de periodo corto. Este resultado podría inclinar la balanza hacia la hipótesis de que los asteroides fueron el origen del agua terrestre. Los asteroides hoy en día tienen muy poca agua, pero no fue siempre así. El nuevo estudio afirma que los asteroides perdieron el agua que ahora podemos encontrar en los océanos. Sin embargo, esta solución al enigma todavía no es definitiva (pues se basa en nuevos datos de solo un cometa).

Más información divulgativa en Daniel Marín, “No, el agua de los océanos de la Tierra no viene de los cometas (o eso dice Rosetta) (Bitácora de Rosetta 12),” Eureka, 10 Dic 2014. El artículo técnico es K. Altwegg et al., “67P/Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter family comet with a high D/H ratio,” Science, AOP 10 Dec 2014;

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Dibujo20141214 deuterium vs hydrogen ratio in 68p comet - rosina - rosetta - esa

Uno de los misterios sobre la formación del sistema solar es el origen del agua de nuestro planeta. Una hipótesis es que proviene del impacto de cometas. ¿El análisis del cometa 67P realizado por Rosetta ha aportado nuevos datos al respecto? La Tierra se formó por acreción de planetesimales en una zona del sistema solar demasiado seca para que estos cuerpos pudiesen aportar suficiente agua para explicar todos los océanos. Por tanto, el agua tuvo que venir de otras regiones del sistema solar gracias al impacto de cometas o de asteroides. Hasta los 1970 la hipótesis más lógica eran los cometas, que son “bolas de hielo sucias” y deben tener más agua que los asteroides. Pero en los años 1970 se descubrió que los asteroides pueden contener grandes cantidades de hielo, aunque menos que los cometas. Uno de los objetivos más importantes de la sonda europea Rosetta, que analiza el cometa 67P Churyumov-Gerasimenko, es aportar datos sobre este debate. Uno de sus instrumentos, ROSINA, ha medido la proporción de agua pesada, el agua que contiene deuterio, un isótopo del hidrógeno. La proporción de deuterio de Chury es la mayor de entre todos los cometas en los que se ha medido (unos 11). Esta proporción no se parece en nada a la terrestre. Por ello los asteroides parecen mejores candidatos que los cometas para resolver el misterio.

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Los asteroides están más cerca de la Tierra y tienen agua. ¿Qué se sabe sobre la proporción de agua pesada en los asteroides? Los análisis de los meteoritos procedentes del cinturón de asteroides han revelado que la proporción de deuterio en el agua que contienen es similar a la del agua terrestre (unos tres átomos de deuterio por cada diez mil moléculas de agua). Por ello muchos astrofísicos piensan que el misterio está resuelto. De hecho, la medida de la proporción de deuterio de diez cometas mostró que todos ellos tienen proporciones de duterio más elevadas que la terrestre. Pero todos estos cometas proceden de la hipotética Nube de Oort, es decir, son cometas de periodo largo o muy largo y pasan con poca frecuencia por el sistema solar interior. Con lo que su influencia en el origen del agua en la Tierra temprana es menor que el posible efecto de los cometas de periodo corto, cometas de la familia de Júpiter, procedentes del Cinturón de Kuiper y que ahora se hallan más cerca de nuestro planeta. El telescopio espacial europeo Herschel midió la proporción de deuterio del cometa 103P/Hartley 2, un astro que fue visitado por la sonda Deep Impact/EPOXI. Contra todo pronóstico coincidía con la terrestre. Por ello, el debate nunca se zanjó. El debate sobre el origen del agua de los océanos terrestres seguía abierto y era uno de los objetivos de Rosetta.

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Rosetta tiene un instrumento específico para medir la proporción de agua pesada el el cometa. ¿Cómo funciona este instrumento? El instrumento ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) incluye dos espectrómetros de masas, que permiten analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos. La relación carga/masa de iones se mide calentando una muestra de material hasta vaporizarlo e ionizar sus diferentes átomos. El haz de iones produce un patrón específico en el detector, que permite el análisis elemental del compuesto. El espectrómetro de masas ROSINA de Rosetta no es el único de la misión. Los instrumentos COSAC y Ptolemy de Philae, que está en la superficie del cometa también ha tomado datos pero aún no se han publicado. Todo indica que el resultado será similar.

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Se han tomado datos de dos cometas de periodo corto, una muestra estadística demasiado pequeña ¿Por qué las noticias en los medios afirman que ya se puede considerar los asteroides como la fuente principal del agua terrestre? El caso es que el asunto es más complejo de lo que parece. Durante las fases iniciales de la formación del sistema solar los cuerpos más pequeños se mezclaron debido a las interacciones y movimientos de los planetas. Júpiter y Saturno se acercaron al Sol para luego alejarse, mientras que Urano y Neptuno fueron expulsados a las afueras del sistema solar, empujando en el proceso a los cometas del actual Cinturón de Kuiper. Además, en este proceso millones de cometas fueron lanzados a enormes distancias por culpa de la acción de la gravedad de Júpiter para terminar formando la Nube de Oort. El resultado es que el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter debería albergar objetos formados a mayores distancias del Sol y viceversa. En definitiva, necesitamos muchos más datos para resolver el rompecabezas. El origen del agua en la Tierra sigue sigue sin estar claro del todo y requiere futuras investigaciones.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 13 diciembre, 2014
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