El análisis del antiguo polvo espacial podría resolver el misterio del origen del agua en la Tierra. En un artículo reciente publicado en la revista Naturaleza Astronomía, un equipo de investigadores del Reino Unido, Australia y Estados Unidos describe cómo un nuevo análisis de un antiguo asteroide sugiere que los granos de polvo extraterrestre llevaron agua a la Tierra cuando se formó el planeta.
El agua en los granos fue producida por la meteorización espacial, un proceso por el cual partículas cargadas del Sol conocidas como viento solar alteraron la composición química de los granos para producir moléculas de agua.
El hallazgo podría responder a la pregunta de larga data de dónde obtuvo la Tierra inusualmente rica en agua los océanos que cubren el 70 por ciento de su superficie, mucho más que cualquier otro planeta rocoso de nuestro Sistema Solar. También podría ayudar a futuras misiones espaciales a encontrar fuentes de agua en mundos sin aire.
Los científicos planetarios se han preguntado durante décadas cuál es el origen de los océanos de la Tierra. Una teoría sugiere que un tipo de roca espacial portadora de agua conocida como asteroides tipo C podría haber traído agua al planeta en las etapas finales de su formación hace 4.6 millones de años.
Para probar esa teoría, los científicos han analizado previamente la 'huella digital' isotópica de trozos de asteroides de tipo C que han caído a la Tierra como meteoritos de condrita carbonosa ricos en agua. Si la proporción de hidrógeno y deuterio en el agua del meteorito coincidiera con la del agua terrestre, los científicos podrían concluir que los meteoritos de tipo C eran la fuente probable.
Los resultados no fueron tan claros. Si bien las huellas dactilares de deuterio / hidrógeno de algunos meteoritos ricos en agua de hecho coincidían con el agua de la Tierra, muchas no lo hicieron. En promedio, las huellas digitales líquidas de estos meteoritos no se alinearon con el agua que se encuentra en el manto y los océanos de la Tierra. En cambio, la Tierra tiene una huella dactilar isotópica diferente, ligeramente más clara.
En otras palabras, si bien parte del agua de la Tierra debe provenir de meteoritos de tipo C, la Tierra en formación debe haber recibido agua de al menos una fuente de luz isotópica más que se originó en algún otro lugar del Sistema Solar.
El Universidad de GlasgowEl equipo dirigido utilizó un proceso analítico de vanguardia llamado átomo tomografía de sonda para escudriñar muestras de un tipo diferente de roca espacial conocida como asteroide tipo S, que orbita más cerca del sol que los tipos C. Las muestras que analizaron provenían de un asteroide llamado Itokawa, que fueron recolectadas por la sonda espacial japonesa Hayabusa y regresaron a la Tierra en 2010.
La tomografía con sonda atómica permitió al equipo medir la estructura atómica de los granos átomo por átomo y detectar moléculas de agua individuales. Sus hallazgos demuestran que se produjo una cantidad significativa de agua justo debajo de la superficie de los granos del tamaño de polvo de Itokawa debido a la meteorización espacial.
El sistema solar primitivo era un lugar muy polvoriento, lo que brindaba una gran oportunidad de producir agua bajo la superficie de las partículas de polvo transportadas por el espacio. Este polvo rico en agua, sugieren los investigadores, habría llovido sobre la Tierra primitiva junto con asteroides de tipo C como parte de la entrega de los océanos de la Tierra.
El Dr. Luke Daly, de la Facultad de Ciencias Geográficas y de la Tierra de la Universidad de Glasgow, es el autor principal del artículo. El Dr. Daly dijo: “Los vientos solares son corrientes principalmente de iones de hidrógeno y helio que fluyen constantemente desde el Sol hacia el espacio. Cuando esos iones de hidrógeno golpean una superficie sin aire como un asteroide o una partícula de polvo transportada por el espacio, penetran unas pocas decenas de nanómetros debajo de la superficie, donde pueden afectar la composición química de la roca. Con el tiempo, el efecto de 'meteorización espacial' de los iones de hidrógeno puede expulsar suficientes átomos de oxígeno de los materiales de la roca para crear H2O (agua) atrapada dentro de los minerales del asteroide.
“Fundamentalmente, esta agua derivada del viento solar producida por el sistema solar temprano es isotópicamente liviana. Eso sugiere fuertemente que el polvo de grano fino, golpeado por el viento solar y atraído hacia la Tierra en formación hace miles de millones de años, podría ser la fuente del depósito faltante de agua del planeta ”.
El Prof. Phil Bland, profesor distinguido de John Curtin en la Facultad de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Universidad de Curtin y coautor del artículo, dijo: "La tomografía con sonda atómica nos permite observar con increíble detalle los primeros 50 nanómetros de la superficie". de granos de polvo en Itokawa, que orbita alrededor del sol en ciclos de 18 meses. Nos permitió ver que este fragmento de borde erosionado por el espacio contenía suficiente agua que, si lo ampliáramos, equivaldría a unos 20 litros por cada metro cúbico de roca”.
La coautora, la profesora Michelle Thompson, del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias de la Universidad de Purdue, agregó: “Es el tipo de medición que simplemente no hubiera sido posible sin esta extraordinaria tecnología. Nos da una visión extraordinaria de cómo las pequeñas partículas de polvo que flotan en el espacio podrían ayudarnos a equilibrar los libros sobre la composición isotópica del agua de la Tierra y darnos nuevas pistas para ayudar a resolver el misterio de sus orígenes ".
Los investigadores se cuidaron mucho de asegurarse de que los resultados de sus pruebas fueran precisos y realizaron experimentos adicionales con otras fuentes para verificar sus resultados.
El Dr. Daly agregó: “El sistema de tomografía de sonda atómica de la Universidad de Curtin es de clase mundial, pero en realidad nunca se había utilizado para el tipo de análisis de hidrógeno que estábamos realizando aquí. Queríamos estar seguros de que los resultados que estábamos viendo fueran precisos. Presenté nuestros resultados preliminares en la conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria en 2018, y pregunté si alguno de los colegas presentes nos ayudaría a validar nuestros hallazgos con sus propias muestras. Para nuestro deleite, colegas del Misterio de los orígenes del agua de la Tierra: el sol es una fuente probable sorprendente.
Referencia: "Contribuciones del viento solar a los océanos de la Tierra" por Luke Daly, Martin R. Lee, Lydia J. Hallis, Hope A. Ishii, John P. Bradley, Phillip. A. Bland, David W. Saxey, Denis Fougerouse, William DA Rickard, Lucy V. Forman, Nicholas E. Timms, Fred Jourdan, Steven M. Reddy, Tobias Salge, Zakaria Quadir, Evangelos Christou, Morgan A. Cox, Jeffrey A. Aguiar, Khalid Hattar, Anthony Monterrosa, Lindsay P. Keller, Roy Christoffersen, Catherine A. Dukes, Mark J. Loeffler y Michelle S. Thompson, 29 de noviembre de 2021, Naturaleza Astronomía.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01487-w
Investigadores de la Universidad de Glasgow, la Universidad de Curtin, la Universidad de Sydney, la La investigación fue apoyada por fondos del Consejo de Financiamiento de Ciencias y Tecnologías, parte de UKRI; Alianza Escocesa para la Geociencia; Medio Ambiente y Sociedad (SAGES); Subsidio Semilla de los Emiratos Árabes Unidos (EAU); Administración Nacional Aeronáutica y Espacial - NASA); Fondo de Dotación de Ciencia e Industria (Fondo de Dotación de Ciencia e Industria); Premio al Investigador Discovery Early Career del Consejo Australiano de Investigación (ARC DECRA) DE190101307; Programa LIEF del Consejo de Investigación de Australia (ARC LE130100053); DOE | LDDR | Laboratorio Nacional de Idaho (Laboratorio Nacional de Idaho) DOE | Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA)
