El origen del agua en la tierra
Actualmente conocemos que algunas de las rocas
terrestres más antiguas (de algo más de 4.000 millones de años) fueron
originalmente depositadas como sedimentos en agua, lo que significa que nuestro
planeta ya presentaba una hidrosfera poco tiempo después de su formación. Sin
embargo las cuestiones sobre el origen y en particular sobre porqué hay más
agua en la Tierra que en los cuerpos similares del Sistema Solar, están todavía
en discusión.
En la actualidad se plantean dos teorías sobre el origen del
agua en la Tierra: la teoría volcánica y la teoría
extraterrestre de los meteoritos transportadores de agua.
El origen del Agua en la Tierra ha sido ampliamente
discutido. Actualmente, predominan 2 teorías.
El agua y la Atmósfera
De acuerdo con diversos estudios, apareció en la Tierra desde hace cuando menos 3800 millones de años.
De acuerdo con diversos estudios, apareció en la Tierra desde hace cuando menos 3800 millones de años.
Durante mucho tiempo se ha pensado que nuestra atmósfera se
originó a partir de un proceso de desgasificación de una Tierra
primigenia muy caliente, y que posteriormente, según fue enfriándose
el planeta, el vapor de agua se condensó y precipitó en un enorme diluvio que
formó la primera hidrosfera.
Se ha especulado mucho sobre si la primera atmósfera pudo
escaparse al espacio debido a las altas temperaturas reinantes, o bien a un
viento solar más intenso que en la actualidad, o a las características del
planeta: de menor tamaño y gravedad, en los episodios iniciales de su
formación; en cualquier caso posteriormente, gracias al vulcanismo, se
originaría la atmósfera actual, que sería, según estas hipótesis, de segunda o
tercera generación.
Sin embargo actualmente se piensa que la gran cantidad de
agua terrestre no puede ser explicada únicamente con las aportaciones del
interior del propio planeta, y en los últimos años han cobrado mucha fuerza las
ideas que sugieren un protagonismo extra-terrestre, en concreto que el agua
terrestre debe proceder de las regiones exteriores del sistema solar.
TEORÍA VOLCÁNICA
La teoría volcánica plantea que el agua se formó en el
centro de la Tierra, por reacciones a altas temperaturas (800
ºK o 527°C) entre átomos de hidrógeno y oxígeno. Las
moléculas formadas por esta reacción fueron expelidas a la superficie terrestre
en forma de vapor (por la temperatura a la que se encontraban); algo de este
vapor de agua pasó a formar parte de la atmósfera primitiva(esta
atmósfera primitiva carecía de oxígeno molecular), y otra parte se enfrió y
condensó para formar el agua líquida y sólida de la superficie terrestre.
Este proceso tomó millones de años, pero las evidencias
experimentales que se tienen actualmente plantean que el agua está presente en
la Tierra cuando menos desde hace unos 3800 millones de años.
La Tierra se formó hace unos 4600 millones de años por la
conglomeración de partículas sólidas. La desintegración de las especies
radiactivas y la conversión en calor de la energía cinética y potencial del
polvo que formó al planeta elevó la temperatura hasta formar un núcleo
líquido de metales que se enfrió liberando, por medio del vulcanismo,
una vez que se originaron los primeros protocontinentes, gases volátiles que
formaron una atmósfera de agua, gases de carbón y de azufre y halógenos (flúor,
cloro, bromo y iodo). Se calcula que este proceso tomó 500 millones de
años.
Cuando la temperatura era de 600 grados Celsius,
casi todos esos compuestos estaban en la atmósfera, pero al descender por
debajo de 100 grados Celsius, el agua y los gases ácidos se condensaron,
reaccionando con la corteza terrestre y formando los primeros océanos.
El único compuesto que faltaba en aquel entonces era el
oxígeno, pues este gas no provino del enfriamiento de la corteza. Las primeras
cantidades de oxígeno se formaron por la fotodisociación del agua, es decir,
por el rompimiento de moléculas de agua por la acción de los rayos ultravioleta
del Sol. Más tarde, cuando hubo organismos capaces de efectuar la fotosíntesis,
se enriqueció la atmósfera en este compuesto.
Los mecanismos por los que esto sucedió son todavía un gran
misterio, aunque se han sugerido dos caminos:
- Enfriamiento
rápido por el cual el agua y el ácido clorhídrico se condensaron
formando océanos calientes y ácidos que
reaccionaron vivamente con la corteza
- Enfriamiento
lento en el que el agua de la atmósfera fue atrapada por las
rocas: en este segundo caso la atmósfera habría sido rica en bióxido de carbono
y no habría habido océanos, siendo nuestro planeta como ahora es Venus;
los océanos en este caso se habrían formado más tarde.
En todo caso la presencia de bacterias y posiblemente algas
en rocas de hace 3 000 millones de años indica que para ese tiempo la
temperatura era ya inferior a 100 grados Celsius y ya se habían formado
los océanos
La Teoría extraterrestre apunta a los meteoritos y cometas
como posibles fuentes de agua.
La teoría más reciente atribuye el origen del agua a
causas extraterrestres. Numerosos estudios realizados por la NASA apoyan
los planteamientos de Tobias, Mojzsis y Scienceweek, quienes
afirman que el agua llegó a la Tierra en forma de hielo, en el interior de
numerosos meteoritos, que al impactar sobre la superficie terrestre
liberaron este compuesto y llenaron los océanos (o al menos parte de ellos).
Cuando esta teoría fue planteada recibió una gran cantidad de críticas y
censuras, pero estudios referidos por Mojzsis hablan de otros impactos de
meteoritos sobre la Tierra, a los cuales se atribuye el haber contribuido con
concentraciones significativas de otros elementos y moléculas químicas a la “sopa”
donde se originaron las macromoléculas orgánicas y los coacervados.
Posteriormente, científicos de la NASA han comunicado
algunos descubrimientos que constituyen la primera evidencia sólida para este
suceso: análisis del cometa S4 LINEAR han mostrado una similitud muy grande
entre la composición y estructura química de éste con el agua que actualmente
existe en los océanos de la Tierra, así como estudios de presencia de deuterio (átomos
de hidrógeno con un neutrón extra, característicos cometas) inclusive en las profundidades de los mares, siendo
que el DO se encuentra en toda el agua –independientemente del tipo de cuerpo
de agua o la profundidad– en una relación natural aproximada de 99.85% de H y
0.15% de D.
La explicación a partir de impactos de cometas ha
tenido mucho apoyo, pero recientes estudios de alguno de los que han pasado
cerca del Sol (Halley, Hyakutate y Hale-Bopp), nos muestran que su contenido en
isótopos de Hidrógeno no coincide con el del agua oceánica. Sin embargo, el
agua de nuestros océanos sí es muy parecida a la de los asteroides situados en
la parte exterior del cinturón de asteroides (que pueden contener un 10% de su
peso de un agua), por lo que actualmente los impactos de estos asteroides
parecen ser los principales protagonistas en la explicación de las enormes
cantidades de agua de la Tierra primigenia.
Cometa. Ambas teorías dejan huecos sin resolver, por lo que
la fusión de ambas podría ser la solución.
Si bien ambas teorías son muy distintas y tienen poco en
común, ambas todavía dejan algunas dudas sobre su validez, ya que ninguna de
ellas explica del todo el origen del agua en el planeta.
- La teoría
volcánica habla de una hidrogénesis masiva en el centro de la
Tierra, proceso que fue desarrollándose paralelamente a la formación de la
atmósfera primitiva, por lo que una parte considerable del agua generada
por las reacciones químicas tuvo que evaporarse hacia el espacio o
reaccionar con otros compuestos de la atmósfera primitiva.
- este
caso la interpretación de la cantidad de xenón puede ser usada como prueba
tanto para aceptar como para refutar la teoría extraterrestre, de acuerdo
a cómo se interpreten estos hallazgos.
FUSIÓN DE AMBAS TEORÍAS
Las consideraciones anteriores sugieren, según Tobias, que
el agua en la Tierra no fue originada por una sola causa, sino
que más bien debería pensarse en un hipotético origen mixto, ya que
de esta manera se complementan ambas teorías bajo un postulado lógico y
coherente: parte del agua se originó en la Tierra por reacciones a
elevadas temperaturas y erupciones volcánicas, y la otra parte provino de los
cometas. Esta idea concuerda también con el planteamiento de que
la atmósfera y los océanos se desarrollaron juntos. Sin embargo, tampoco
existen pruebas contundentes para aceptar plenamente el origen mixto, y quedan
abiertas las puertas al planteamiento de otras nuevas teorías.
Investigaciones hechas en 2014, sugieren que el agua de la
Tierra es mucho más antigua de lo que se creía.
Nuevas investigaciones realizadas por un equipo liderado por
el astrónomo L. Ilsedore Cleeves (de la Universidad de Michigan, Ann Arbor) y
Tim Harries (del departamento de física y astronomía de la universidad
británica de Exeter,) quienes utilizaron un sofisticado modelo informático que
permite simular las fórmulas químicas entre las moléculas de agua formadas en
el Sistema Solar y las que existían previamente, arrojaron que entre 30
y 50% del agua que consumimos hoy en día es cerca de un millón
de años más antigua que el Sol.
El trabajo, publicado el 25 de septiembre de 2014 en
la revista estadounidense Science, alimentará el debate sobre si
las moléculas de hielo de agua en los cometas y los océanos se formaron en el
disco de gas y polvo alrededor del joven Sol hace 4.600 millones de años, o si
provienen de una nube interestelar más antigua.
El equipo de investigadores se centró en el deuterio,
una forma pesada de hidrógeno que se ha creado en el Big Bang, junto con hidrógeno
normal. Hay alrededor de 26 átomos de deuterio por cada millón de
átomos de hidrógeno en todo el universo, pero es seis veces más prevalentes en
el agua en la Tierra y en otros cuerpos del sistema solar. Los científicos
concluyen que cuando se forma el agua, la reacción de la creación de
“agua pesada” rica en deuterio fue ligeramente más rápida que la creación de
agua normal, por lo que la proporción de deuterio en agua a aumentado.
Pero el enriquecimiento de deuterio ocurre sólo en ciertas
condiciones: el entorno debe ser muy frío (sólo unas pocas decenas de grados
sobre el cero absoluto), además de que se necesitan oxígeno y algún tipo de
radiación ionizante para que la reacción se lleva acabo. Todas esas
condiciones están disponibles en el ISM (medio interestelar). En la radiación
ionizante hay rayos cósmicos, partículas procedentes de fuentes distantes que
giran a través del espacio a alta velocidad. Además, los astrónomos han
observado agua en el ISM que está altamente enriquecida en deuterio, por lo que
podrían ser fuente de agua del sistema solar.
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