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El origen cósmico del agua

La vida en la Tierra está completamente ligada al agua. Sin ésta, los procesos físicos, químicos y biológicos que dieron origen a los primeros organismos, hace unos 3 mil 800 millones de años, hubieran sido imposibles. El agua cubre un 70% de la superficie de nuestro planeta, la encontramos líquida, sólida y en estado gaseoso (algo único entre los cuerpos que conforman el sistema solar), la bebemos a diario, su fórmula química (H2O) es una de las más conocidas y lo mismo sucede con el famoso "ciclo del agua". Ha sido tan básica para la vida, tan importante a lo largo de la civilización humana y tan habitual que probablemente nunca nos hemos detenido a pensar de donde vino. Hemos pasado por alto su origen y por difícil que parezca, esto sigue siendo una incógnita.

Para ir desentrañando la cuestión tomemos como punto de partida el origen de nuestro Sistema Solar: hace 4 mil 600 millones de años una gigantesca nube primigenia de gas, polvo y rocas giraba lento, mientras desarrollaba un disco grande y delgado en cuyo centro se ubicaba el Sol —una estrella común y sin mayor relevancia cuando se compara con las millones en la Vía Láctea. Las inestables condiciones en el interior y la superficie de nuestra estrella producían erupciones violentas de material procesado. Luz y vientos estelares fueron poco a poco limpiando de escombros el pesebre original donde había nacido. En el disco, pequeños cuerpos sólidos iban creciendo en tamaño mediante colisiones, llegando a conformar los primitivos planetas actuales. Sin embargo, el proceso no fue terso. Rocas, cometas, asteroides y pedruscos iban y venían entorno al Sol, viajaban por todos lados y solo tenían en común el apreciable sentido de giro del disco en su conjunto. Era como el remolino de espuma de una taza de café.  
La Tierra ganaba masa y tamaño pero, igual que el resto de los planetas, sufría de enormes colisiones. Grandes cortinas de lava y rocas se levantaban por los aires y los cráteres temporales eran cubiertos rápidamente por material incandescente. Entre 500 y 700 millones de años después de la formación de la Tierra tuvo lugar un bombardeo masivo, haciendo de nuestro planeta un lugar apocalíptico e infernal. Con el tiempo, la temperatura superficial fue cediendo, se formaron grandes extensiones de material sólido, mientras elementos y moléculas ligeros creaban una tenue y delgada capa gaseosa, nuestra futura atmósfera.

Hasta aquí, ¿tenemos alguna pista de dónde y cuando llegó o se formó el agua en la Tierra? Una de las primeras hipótesis en ser propuesta señaló a los cometas como naturales proveedores: son cuerpos congelados, mayormente formados por agua, con órbitas variadas y frecuentemente atraídos por la fuerza de gravedad del Sol. Durante la época del "gran bombardeo" —y también en épocas posteriores—, las colisiones de cometas en nuestro planeta debieron ser frecuentes, bien pudieron proporcionar las cantidades de agua observadas ahora. Sin embargo, algo no cuadra en este sencillo escenario. Algunas veces uno de los hidrógenos de la molécula de agua posee un neutrón, creando un isótopo llamado deuterio. Un átomo de deuterio más uno de hidrógeno normal (sólo un protón y un electrón) más uno de oxígeno producen una molécula de "agua pesada". Es decir, hidrógeno más deuterio más oxígeno (HDO), en lugar del común dos hidrógenos más oxígeno. Así, al comparar la proporción de "agua pesada" con "agua normal" podemos obtener pistas sobre su origen.

Resulta que los análisis espectrales hechos a algunos cometas muestran que la proporción hidrógeno-deuterio entre cometas y océanos en la Tierra es diferente, alrededor de la mitad en los cuerpos celestes. Este resultado parece eliminarlos como la fuente principal de agua en nuestro planeta. 

Una segunda posibilidad reside en los asteroides ubicados en el cinturón entre Marte y Júpiter. Aunque considerados mayormente rocosos y poseedores de órbitas ordenadas y casi circulares, desde los años 90's se han detectado asteroides con trazas de colas y desprendimiento de gases, producto de la sublimación de hielos de agua. Estas enormes rocas, llamadas "cometas del cinturón principal", se convirtieron en la opción más adecuada para explicar el origen del agua terrestre.

En 2010, dos grupos independientes de astrónomos confirmaron que el asteroide Themis 24 contiene grandes cantidades de agua congelada en su superficie. La roca de casi 200 kilómetros, ubicada en el cinturón de asteroides a 3.1 veces la distancia Tierra-Sol reforzó la idea de que los asteroides —y no sus primos los cometas—, trajeron en su momento agua a nuestro planeta. 

Sin embargo en 2010 un grupo de científicos del University College London publicaron un estudio que sugería una tercera opción: hielo depositado sobre los granos de polvo de la mismísima nebulosa donde se formó el Sistema Solar. Según los investigadores, las moléculas de agua en los mantos de hielo sobre los granos primigenios podrían haber sobrevivido los violentos procesos en la formación planetaria: fusión de granos, colisión de piedras y rocas de gran tamaño, colisiones entre cuerpos mas grandes e incluso entre planetas. La clave se encuentra en la capacidad que tienen ciertos minerales para absorber agua y que se asocian con el polvo observado mediante telescopios en nebulosas formando estrellas similares al Sol. 

La respuesta definitiva a la encrucijada del agua en la Tierra podría venir de las futuras exploraciones espaciales a cometas y asteroides, además de estudios físico-químicos de minerales en laboratorios terrestres. Muy probablemente la solución involucrará múltiples orígenes.

Aún sin algo concluyente, el siguiente vaso de agua que tengas frente a ti podrás verlo de otra manera: esas millones de millones de moléculas llegaron hasta aquí hace varios miles de millones de años, cuando el Sistema Solar era muy joven y el paisaje en el planeta Tierra era dominado por volcanes, ríos de lava fluyendo y rocas incandescentes cayendo de los cielos.

Seguimos buscando el origen cósmico del agua.