El agua de la Tierra siempre estuvo aquí

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El agua de la Tierra
Figura 1: Impresión artística de condritas carbonáceas cayendo sobre una Tierra ya formada. (astrobio.net)

EL AGUA DE LA TIERRA SIEMPRE ESTUVO AQUÍ

Nuestro planeta azul ha sido siempre rico en agua. Hasta el 70 % de la superficie de la Tierra está cubierta por agua. Marte también tuvo grandes cantidades de agua en superficie durante cientos de millones de años al principio de su historia geológica, formando ríos, lagos, deltas y posiblemente pequeños mares.
Sin embargo, el origen de esta agua ha sido un tema de debate recurrente. Según los modelos de formación del Sistema Solar, todos los planetas interiores deberían haber tenido poca o ningún agua una vez acretados. La masa de gas a partir de la cual nació el Sol en el centro del Sistema Solar habría estado tan caliente que el vapor de agua habría sido expulsado hacia las regiones exteriores del sistema planetario en formación.
Solo a partir de cierta distancia del Sol en esa época, lo que se conoce como la «línea de nieve», podría el hielo haber sido estable. Por lo tanto, solo los planetas exteriores deberían contener agua y otros volátiles. Ni la Tierra ni Marte deberían haber tenido agua nunca. Sin embargo, la Tierra no solo tiene agua en los océanos y en la atmósfera, sino que también alberga una cantidad de agua equivalente a varios océanos atrapada en las rocas de su interior.
Para explicar esta contradicción, se han estudiado durante décadas meteoritos muy antiguos. Estas rocas, formadas al principio de la historia del Sistema Solar y llamadas condritas, nunca han sido engullidas por cuerpos de gran volumen como planetas, planetas enanos o lunas, y, por ello, nunca han sufrido modificaciones químicas importantes. Así, representan una imagen fija de la composición de los primeros materiales que crearon el Sistema Solar. En el caso de la Tierra, los principales materiales que la constituyeron fueron similares a un tipo específico de condritas: las enstatitas. Las enstatitas tienen una composición isotópica similar a la de la Tierra, ya que también se formaron en el Sistema Solar interior.
El problema con las enstatitas es que apenas contienen volátiles. Si nuestro planeta se moldeó como resultado de la acreción de materiales similares a las enstatitas, ¿de dónde procede el agua de la Tierra? La solución clásica avanza que otro tipo de materiales similar a una clase de condritas ricas en agua, las condritas carbonáceas, habría sido responsable de aportar agua y volátiles a la Tierra en formación.
Pero esta solución también plantea problemas. Las condritas carbonáceas tienen una composición isotópica muy diferente a la de la Tierra, ya que se crearon en el Sistema Solar exterior, allende la «línea de nieve».
Estas discrepancias pueden solucionarse, al menos parcialmente, si la Tierra se hubiera formado inicialmente tan solo a partir de material similar a las enstatitas. Posteriormente, material similar a las condritas carbonáceas habría sido añadido, en forma de un incesante bombardeo meteorítico durante millones de años, una vez que la Tierra ya estaba desarrollada. Para que este modelo funcione, es necesario asumir que Júpiter habría provocado graves perturbaciones en las órbitas de las condritas carbonáceas primitivas, bien durante la formación misma del gigante gaseoso, o bien por cambios posteriores en su órbita.
En cualquier caso, Júpiter habría desestabilizado las órbitas de los asteroides y los habría enviado hacia el Sistema Solar interior, impregnando con volátiles los planetas interiores. Y algo similar habría sucedido con miríadas de cometas. De este modo, los planetas interiores, formados a partir de materiales muy secos tipo enstatitas, habrían sido regados posteriormente con inmensas cantidades de agua y otros volátiles (Figura 1).

Esta es la explicación asumida hasta ahora sobre el origen del agua de la Tierra. Sin embargo, el pasado mes de agosto, Laurette Piani, de la Universidad de Lorraine, y sus colaboradores, plantearon la posibilidad de que el contenido de agua en las enstatitas haya sido infravalorado.
Piani y su equipo analizaron trece enstatitas bien conservadas, para determinar la abundancia de hidrógeno en su interior y establecer sus composiciones isotópicas, particularmente la relación deuterio/hidrógeno. Y su sorpresa fue mayúscula: contrariamente a lo establecido durante décadas, encontraron que las enstatitas, aunque efectivamente más secas que las condritas carbonáceas, sí contienen agua en abundancia. De hecho, suficiente como para que, si la Tierra se formó a partir de materiales similares a las enstatitas, nuestro planeta hubiera contado con un volumen de agua inicial de tres veces toda el agua contenida en los océanos actuales. Además, aunque la relación deuterio/hidrógeno en las enstatitas es similar pero no idéntica a la de los océanos y la atmósfera, sí es la misma que la que tiene el agua atrapada en rocas en el interior de la Tierra (Figura 2).

EL AGUA DE LA TIERRA
FIGURA 2. Las fuentes del agua de la Tierra. (Adaptado de K. Holoski/Science)

Por lo tanto, el modelo de Piani no invalida, sino que complementa a los modelos anteriores. El agua de la superficie de la Tierra, incluidos los océanos y la atmósfera, sería una combinación del agua primordial de origen enstatítico, mezclada con agua aportada posteriormente por condritas carbonáceas y cometas. Este aporte externo habría tenido lugar una vez que la Tierra ya había diferenciado el manto y la corteza, ya que el agua del Sistema Solar exterior nunca habría penetrado hasta el manto. El agua del interior de la Tierra provendría básicamente de material enstatítico y habría estado en nuestro planeta desde su origen. Es una solución elegante que elimina todos los aspectos que no estaban del todo claros en modelos anteriores.
El modelo de Piani y colaboradores, en definitiva, relaja el requerimiento del transporte de «toda» el agua de la Tierra y de Marte desde el Sistema Solar exterior hacia el interior, por procesos que hubieran dependido de modelos complicados de dinámica orbital y de evolución química. El agua habría existido en la Tierra y en Marte, al menos en gran parte y desde luego toda la de los interiores planetarios, desde el mismo momento de su formación.