¿De dónde procede el agua de la Tierra? Es un enigma complicado. Los investigadores han encontrado una pieza que faltaba a unos 1300 años luz de la Tierra.
La Tierra posee grandes cantidades de agua, al menos una parte de la cual parece haber sido depositada en ella por cometas. Pero, ¿cómo consiguieron el agua estos cometas? Eso permanecía envuelto en brumas. Hasta ahora. Los científicos han encontrado agua en el disco de gas y polvo que rodea a una estrella joven situada a unos 1300 años luz de la Tierra, cuya composición es muy similar a la del agua que encontramos en los cometas de nuestro sistema solar. Esto sugiere que los cometas del sistema solar recogieron su agua en un disco similar de gas y polvo alrededor del Sol. Y puesto que ese disco de polvo era un remanente de una nube interestelar de gas y polvo más antigua que el propio Sol, esa agua también debe ser más antigua que nuestra estrella madre. “Esto confirma la idea de que el agua de los sistemas planetarios se formó en el espacio interestelar hace miles de millones de años, es decir, antes que el sol, y fue heredada relativamente sin cambios tanto por los cometas como por la Tierra”, afirma el investigador John Tobin.
¿Cómo es exactamente?
En el espacio interestelar encontramos grandes nubes de gas y polvo que a veces colapsan bajo la influencia de su propia gravedad para formar una protoestrella en su centro. Alrededor de esta protoestrella se forma un disco de gas y polvo residual. A lo largo de millones de años, el material de ese disco se aglomera y forma asteroides, cometas y, finalmente, planetas.
Arriba a la izquierda se ve una nube de gas interestelar que, tras colapsar, forma una estrella con un disco de formación planetaria (centro). De ahí surge un sistema planetario (abajo a la derecha). Imagen: ESO / L. Calçada.
Anteriormente, los investigadores demostraron que ya se puede encontrar agua en las frías y tenues nubes interestelares, y lo hace en forma de hielo sobre diminutas partículas de polvo. Cuando la nube de polvo colapsa parcialmente y forma una nueva estrella, el agua permanece prácticamente inalterada. Esto demostró que el agua del espacio interestelar puede pasar a formar parte del disco de gas y polvo que rodea a una estrella joven. Parecía plausible que los cometas incorporaran parte de esa agua (procedente de la nube interestelar) durante su formación en ese disco de gas y polvo y luego la depositaran de nuevo en los planetas. Había pruebas de este último paso (los cometas depositaban agua en los planetas), pero los investigadores no lograban vincular de forma convincente el agua de los cometas con el agua interestelar encontrada en el disco de gas y polvo alrededor de las protoestrellas. El nuevo estudio cambia esta situación.
Joven estrella V883 Orionis
Para ello, los investigadores observaron el disco de gas y polvo alrededor de la joven estrella V883 Orionis. Utilizando ALMA, determinaron la composición del agua en este disco de gas y polvo (ver recuadro).
Probablemente, aprendiste en física y química que el agua suele estar formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Pero también existe una variante del agua ligeramente más pesada, en la que uno de los átomos de hidrógeno ha sido sustituido por deuterio. Dado que el agua “ordinaria” (con una composición como la que aprendiste en la escuela) y el agua “pesada” se forman en condiciones diferentes, la proporción entre ambas puede emplearse para determinar dónde y cuándo se formó el agua. Por ejemplo, anteriormente se dedujo que los cometas trajeron agua a la Tierra a partir del hecho de que la proporción entre el agua “ordinaria” y el agua “pesada” en algunos cometas es similar a la proporción entre el agua “ordinaria” y el agua “pesada” en la Tierra.
Un análisis del agua en el disco de gas y polvo alrededor de V883 Orionis muestra ahora que la composición de esa agua es muy similar a la composición del agua en los cometas de nuestro sistema solar. Además, el disco también parece contener grandes cantidades de agua: suficiente para llenar 1200 veces los océanos de la Tierra.
Nuestro sistema solar
El hecho de que el agua del disco de gas y polvo tenga una composición similar a la del agua de los cometas es significativo. Indica que el agua que se encuentra ahora en el disco de gas y polvo alrededor de V883 Orionis (que se originó en la nube interestelar que anteriormente dio origen a V883 Orionis) será recogida en el futuro por cometas nacidos en ese disco de gas y polvo, para posiblemente ser depositada por esos cometas en planetas también nacidos en ese disco de gas y polvo algún tiempo después. Y si así fue allí, probablemente también fue así en nuestro sistema solar. Y eso significaría que el agua de la Tierra también procede del medio interestelar y, por tanto, es más antigua que nuestra estrella madre. “Esto significa que el agua se formó en nuestro sistema solar mucho antes de que se formaran el Sol, los planetas y los cometas”, argumenta el investigador Merel van 't Hoff. “Ya sabíamos que hay mucho hielo de agua en el medio interestelar. Nuestros resultados demuestran que, durante la formación del sistema solar, esta agua también se incorporó directamente a él. Esto es emocionante porque sugiere que otros sistemas planetarios también recibieron grandes cantidades de agua.”
La pieza que faltaba en el rompecabezas
“Antes de esto, podíamos relacionar la Tierra con los cometas y las protoestrellas con el medio interestelar, pero no podíamos relacionar las protoestrellas con los cometas”, dijo Tobin. “V883 Orionis cambió eso y demostró que las moléculas de agua de ese sistema y de nuestro sistema solar tienen la misma proporción de deuterio e hidrógeno (…) Ahora podemos rastrear el origen del agua en nuestro sistema solar hasta antes de la formación del Sol”, concluye Tobin.
El agua congelada en el espacio no es fácil de ver
Por cierto, esto no fue fácil. Esto se debe a que la mayor parte del agua en los discos de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes está congelada y, por tanto, es mucho más difícil de ver que el agua gaseosa. El agua gaseosa puede ser detectada por instrumentos como ALMA gracias a la radiación emitida por las moléculas al girar y vibrar. Pero cuando el agua está congelada, las moléculas se mueven menos y quedan ocultas a la vista, por así decirlo. Por supuesto, se puede encontrar agua gaseosa en los discos de gas y polvo que forman planetas, pero se encuentra en el centro del disco, donde es más cálida. Sin embargo, estas regiones quedan ocultas por el propio disco y son demasiado pequeñas para ser detectadas por los telescopios actuales. El hecho de que los investigadores hayan conseguido observar agua gaseosa en un disco de formación planetaria y determinar su composición se debe a que el disco que rodea a V883 Orionis está inusualmente caliente debido a un potente estallido de la estrella.
Los astrónomos aún no han terminado con V883 Orionis. Esperan estudiarlo en el futuro con el Telescopio Extremadamente Grande, que está en construcción. Este telescopio estará equipado con un instrumento de infrarrojo medio (METIS) que podrá distinguir el agua gaseosa en discos como este y, con suerte, también ofrecerá una imagen más detallada de cómo acaba entrando en los sistemas planetarios desde esas nubes de formación estelar.