El retorno de una muestra de asteroide muestra agua en la superficie de sus rocas

Hace aproximadamente una década, nos sorprendió descubrir que hay una buena cantidad de agua en la superficie de la Luna. Dado que la Luna no tiene atmósfera y recibe suficiente radiación solar como para hervir el agua, no estaba claro cómo había llegado allí. Una de las explicaciones que se ofrecieron en su momento fue que el viento solar envía un flujo constante de protones en el Sistema Solar, y estos protones podrían interactuar con el material lunar para producir agua.

Si avanzamos una década, ahora tenemos muestras de asteroides traídas a la Tierra por dos sondas diferentes. Trabajando con parte del material obtenido por la misión japonesa Hayabusa, los investigadores han descubierto que allí también hay una fina capa rica en agua, consistente con ser puesta en su lugar por el viento solar. Los investigadores del hallazgo insinúan que esto significa que es probable que muchos cuerpos del Sistema Solar sean bastante ricos en agua, un depósito que podría haber contribuido en gran medida a los océanos de la Tierra.

Sólo a flor de piel

El asteroide 25143 Itokawa fue el objetivo de la primera misión exitosa de retorno de muestras a un asteroide. Itokawa es lo que se denomina un “montón de escombros”, ya que está formado por pequeños fragmentos producidos por las colisiones entre asteroides y luego reunidos lentamente por la gravedad. Los asteroides de este tipo pueden haberse fragmentado y vuelto a formar varias veces a lo largo de su historia, y podrían estar compuestos por porciones de más de un cuerpo.

Un amplio equipo internacional de investigación tomó algunos de los fragmentos devueltos a la Tierra y los sometió a diversas técnicas de imagen. Los investigadores determinaron que los 40 a 180 nanómetros más externos de la roca se habían transformado durante su estancia en el espacio debido al bombardeo de la radiación de alta energía. Esta región también presentaba niveles elevados de agua e iones hidroxilo (OH-). Este hallazgo es coherente con la idea de que el agua se produjo por la interacción entre los protones del viento solar y los materiales ricos en silicatos de las propias rocas.

Basándose en la profundidad típica del material que fue transformado por el viento solar, los investigadores pudieron calcular la cantidad de agua en partículas de diferentes tamaños. Y aunque aquí hay muy poca cantidad de forma individual, Itokawa tiene muchas partículas pequeñas, parecidas al polvo, que tienen una gran superficie en relación con su volumen. Así que todo suma unos 20 litros de agua en cada metro cúbico del regolito pulverulento del asteroide.

Esta elevada fracción es posible porque todo el polvo de Itokawa ha circulado hacia y desde el espacio a lo largo del pasado lleno de colisiones del montón de escombros. Por consecuencia, incluso si algo está ahora enterrado en el interior, es casi seguro que estuvo expuesto al viento solar en el pasado.

Extrañeza isotópica

Si se suman todos los montones de escombros que deambulan por el Sistema Solar, así como las superficies superiores de los cuerpos sin aire, hay una notable cantidad de agua retenida por los cuerpos aparentemente secos. Esto es potencialmente interesante, si la humanidad consigue alguna vez salir del Sistema Solar para una exploración prolongada.

Pero el agua también tiene implicaciones para el presente y el pasado de la Tierra. Se cree que la mayor parte del agua de la Tierra llegó tras la colisión masiva que fragmentó una proto-Tierra y produjo la Luna. Con el tiempo, pequeños cuerpos cayeron a la Tierra y trajeron agua con ellos para crear nuestros océanos.

Pero si nos guiamos por los elementos de nuestra corteza, los cuerpos que llegaron a la Tierra tienen una proporción de isótopos de hidrógeno diferente a las aguas de nuestro océano. Dicho de otro modo, los océanos tienen agua que (en términos isotópicos) es algo más ligera que el agua que se encuentra en los asteroides que tienen una composición similar a la de la Tierra. El viento solar, en cambio, tiene isótopos de hidrógeno que son en general más ligeros que los que vemos en nuestros océanos. Así que los investigadores proponen que el viento solar ha ayudado indirectamente a llenar los océanos de nuestro planeta al producir agua en las partículas de polvo que finalmente cayeron a la Tierra.

Por último, los investigadores señalan que el proceso no ha terminado. En la actualidad, se calcula que cada año caen del espacio unas 30.000 toneladas de granos de polvo. Y estas diminutas partículas tendrán la mayor cantidad de agua por masa de todo lo expuesto al viento solar. Eso sigue siendo poca agua en un año determinado, pero empieza a sumarse a lo largo de los miles de millones de años de existencia de la Tierra.

Nature Astronomy, 2021. DOI: 10.1038/s41550-021-01487-w  .

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