¿Creó el viento solar el agua de la Tierra?

Meteorización espacial: impresión artística de los asteroides de tipo C y el polvo espacial que caen sobre la Tierra al principio de su formación, transportando parte del agua que formó los océanos de la Tierra. 
Crédito: Universidad de Glasgow.

La Tierra podría haber recibido una gran cantidad de su agua de granos de polvo interplanetarios que interactúan con el viento solar, según una nueva investigación que ha separado los átomos de las moléculas de agua que se encuentran en muestras traídas a la Tierra desde el asteroide Itokawa.

Según Luke Daly de la Universidad de Glasgow, quien dirigió la investigación, podría haber lo que él describe caprichosamente como «medio vaso de Sol en cada taza de agua».

El misterio del origen del agua de la Tierra es una de las proporciones de isótopos. Un porcentaje de toda el agua contiene deuterio, que es un isótopo pesado de hidrógeno, en lugar de hidrógeno regular. El agua de la Tierra tiene una relación deuterio a hidrógeno (D/H) de 1,56 × 10 –4, pero cuando los astrónomos observan el Sistema Solar, encuentran diferentes relaciones D/H. Las excepciones incluyen un puñado de cometas y condritas carbonáceas, o asteroides de tipo C. Sin embargo, se requieren depósitos adicionales de agua con una relación D/H similar para tener en cuenta toda el agua de los océanos de la Tierra.

Una muestra de polvo

En 2010, la misión Hayabusa de la Agencia Aeroespacial Japonesa trajo muestras del asteroide cercano a la Tierra 25143 Itokawa, que es un tipo de asteroide pedregoso que se espera que contenga mucha menos agua que los tipos C, porque se formó mucho más cerca del Sol.

El asteroide Itokawa: Imagen tomada por la nave espacial japonesa Hayabusa durante su aproximación cercana en 2005. (Cortesía: CC BY 4.0 / JAXA).

Los coautores de Daly, incluidos Hope Ishii y John Bradley de la Universidad de Hawai`i en Mānoa, utilizaron una técnica llamada tomografía con sonda atómica para analizar los átomos y moléculas en los 50 nm superiores de granos de polvo de tamaño del orden del micrón muestreados en Itokawa. La tomografía con sonda atómica combina un microscopio de iones de campo con un espectrómetro de masas para estudiar la estructura de los materiales átomo por átomo. Descubrieron que los granos contenían moléculas de agua con la misma relación D/H que el agua de la Tierra. Ampliado, equivaldría a 20 litros por cada metro cúbico de roca.

Pequeños granos de polvo: imagen de microscopio electrónico de barrido de un fragmento de Itokawa. 
Crédito:
Universidad de Glasgow / Universidad Curtin.

Esta agua es producida por la meteorización espacial. Los iones de hidrógeno (protones) del viento solar penetran en los granos de polvo donde oxidan los minerales, creando primero hidroxilo (HO) y luego agua (H2O). El equipo de Daly prevé nubes de este polvo cargado de agua que llueven sobre la Tierra joven en el Sistema Solar Temprano, apoyadas por impactos de asteroides de tipo C.

“Hasta alrededor del 50% del agua de la Tierra podría haber llegado en pequeñas partículas de polvo afectadas por el viento solar, y el resto de asteroides de tipo C”, dice Daly.

Problemas nebulosos

Steven Desch, de la Universidad Estatal de Arizona, que no participó en el estudio, considera que los resultados son «interesantes», pero «no está del todo convencido» de que el polvo pudiera haber entregado una cantidad sustancial de agua a la Tierra.

El Sistema Solar se formó a partir de una nube de gas y polvo que los astrónomos llaman nebulosa solar. En 2018, Desch fue coautor de un artículo que sugería que parte del agua de la Tierra provenía de la emisión de gas de hidrógeno de la nebulosa solar y de ser absorbida por el océano de magma de la Tierra primitiva, donde oxidaba minerales para formar agua.

Desch dice que el equipo de Daly no ha considerado adecuadamente el entorno de la nebulosa solar. Para tener suficiente polvo para proporcionar el agua, dice, tendría que estar incrustado en el gas de la nebulosa. «Pero si hay gas, absorbe el viento solar», lo que evita que se forme agua, dice. Mientras tanto, el propio polvo podría impedir que el viento solar alcance otro polvo a su sombra.

En cambio, «Nosotros, y otros investigadores, creemos que probablemente haya múltiples contribuyentes, comenzando por el principal, la acumulación de material de condrita carbonosa», dice Desch, quien sostiene que el proceso del viento solar habría contribuido solo con una pequeña cantidad de agua, en lugar de la cantidad significativa que propone el equipo de Daly.

Sin embargo, el proceso de meteorización espacial puede tener implicaciones importantes para otros cuerpos del Sistema Solar.

«Todos los planetas y lunas interiores de nuestro Sistema Solar, y potencialmente en toda la galaxia, deberían recibir agua de pequeños granos de polvo», dice Daly. «Además, ahora mismo se formará agua en la Luna a partir del viento solar que golpea el regolito lunar».

Este proceso ya ha sido observado en acción en la Luna por SOFIA , el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, que es un telescopio en la parte trasera de un Boeing 747 modificado. SOFIA ha detectado moléculas de agua que migran a través de la superficie lunar, agua que se ha formado a través de meteorización espacial. “Podría ser un recurso realmente importante para los futuros astronautas”, dice Daly.

Los hallazgos de Daly se publican en Nature Astronomy.

Fuente: Physics World.

Artículo original:Did the solar wind create Earth’s water?’ Keith Cooper. Dec. 02, 2021.

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¿Cómo se forma el agua en la Luna?


A) _ El viento solar y los impactos de micrometeoritos

El agua y sus precursores se almacenaron en silicatos lunares y se liberaron a la fase gaseosa por el impacto de un (micro) meteorito. Agrandar imagen.
Crédito:Moléculas y datos cortesía de Cheng Zhu y Ralf I. Kaiser; imagen de fondo cortesía de NASA / Goddard / Conceptual Image Lab.

Los descubrimientos recientes de naves espaciales en órbita sugieren la existencia de hielo de agua en los polos de la Luna. Pero el origen de esta agua sigue siendo incierto.

Por primera vez, un estudio interdisciplinario ha mostrado evidencia química, física y material de la formación de agua en la Luna. Los investigadores diseñaron los experimentos para probar la sinergia entre los protones de hidrógeno del viento solar, los minerales lunares y los impactos de micrometeoritos.  La investigación revolucionaria se describe en «Desenredar la formación y liberación de agua en el regolito lunar «, escrito por Cheng Zhu. El artículo siguiente lo presenta.

B) _ Formación a partir de reacciones químicas

Agua en la Luna. No solo hay agua en los cráteres permanentemente en sombra en el Polo Sur lunar. También en las regiones circundantes a ellos existe un permafrost, con un contenido relativamente alto de hielo de agua. Crédito imagen: NASA.

Los resultados de un estudio reciente realizado por el Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA), muestran la existencia de un ‘permafrost’ cerca de los polos lunares. Tiene un contenido relativamente alto de hielo de agua (hasta un 5% en peso).

Investigadores rusos han descubierto uno de los mecanismos de cómo se forma el agua en la Luna. Los científicos han demostrado que las moléculas de hidróxido de plata se liberan del dióxido de silicio en el regolito lunar (suelo). Estas moléculas reaccionan fácilmente con el hidrógeno, dando lugar a la formación de agua y plata. Esto significa que se pueden formar moléculas de agua en la Luna. Estas moléculas pasarán a formar parte del suelo lunar cercano a la superficie. En algunas áreas, la proporción de agua formada por este mecanismo en el regolito lunar puede exceder el 10-6%.

El artículo a continuación lo aborda.

Sobre el origen del agua de la Tierra

A) _

Una nueva investigación apunta a que toda el agua de la Tierra se origina a partir de partículas de polvo cargadas de agua presentes en la nebulosa a partir de la cual se formó el Sistema Solar. 
Crédito:
 Graham Cook , CC BY 2.0 . (Imagen recortada del original).

Un nuevo análisis de  lavas provenientes del Manto profundo indica, que fueron las partículas de polvo con agua adsorbida las que dieron orígen al agua terrestre durante el proceso de formación del planeta, y no los bombardeos de cometas helados, asteroides u otros cuerpos. El artículo a continuación lo presenta y contiene una selección de recursos (artículos, libros, videos sobre el tema).

B)_

La nebulosa de formación de estrellas W51 es una de las «fábricas de estrellas» más grandes de la Vía Láctea. Más información. Crédito: NASA / JPL, dominio público (CC0).

Un grupo de investigadores pudo investigar la composición isotópica del agua en diferentes componentes de meteoritos. Sus hallazgos insinúan que parte del agua de la Tierra puede haberse originado en una fuente más allá del Sistema Solar.

C) _

La evolución de los componentes que conforman el disco protoplanetario comporta un acrecimiento jerarquizado que acaba en los embriones planetarios (Adaptada de Trigo-Rodríguez, 2012).

Uno de los más importantes debates sobre la formación y evolución de nuestro planeta consiste en explicar de manera consistente el origen del agua que conforma la hidrósfera terrestre. Un estudio realizado por investigadores franceses publicado en Science demuestra que el agua pudo surgir de condritas de enstatita, según sugieren sus isótopos de hidrógeno y nitrógeno. El siguiente artículo de nuestro compañero de la LIADA, Josep M. Trigo-Rodríguez, lo presenta.

Curiosidades

Estudiante de doctorado descubre que la radiación solar podría ser una fuente de nanopartículas de hierro lunar más importante de lo que se pensaba.

El estudiante de doctorado Christian J. Tai Udovicic
Crédito: Northern Arizona University (NAU).

Los impactos de asteroides y la radiación solar afectan a la Luna de formas únicas porque carece del campo magnético protector y la atmósfera que nos protege aquí en la Tierra. Tanto los asteroides como la radiación solar descomponen las rocas lunares y el suelo, formando nanopartículas de hierro (algunas más pequeñas, otras más grandes) que son detectables a partir de instrumentos en satélites que orbitan alrededor de la Luna.

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