Los investigadores han descubierto que el agua del cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko tiene una firma molecular similar a la del agua de los océanos de la Tierra. Contradiciendo algunos resultados recientes, este hallazgo reabre la posibilidad de que cometas de la familia Júpiter como el 67P pudieran haber ayudado a traer agua a la Tierra.
Por Lonnie Shekhtman, NASA
El agua fue esencial para la formación y el florecimiento de la vida en la Tierra y sigue siendo fundamental para la vida en la Tierra en la actualidad. Si bien es probable que existiera algo de agua en el gas y el polvo a partir de los cuales se materializó nuestro planeta hace unos 4.600 millones de años, gran parte del agua se habría vaporizado porque la Tierra se formó cerca del intenso calor del sol. Cómo la Tierra finalmente se volvió rica en agua líquida sigue siendo una fuente de debate para los científicos.
Las investigaciones han demostrado que parte del agua de la Tierra se originó a partir del vapor emitido por los volcanes; ese vapor se condensó y cayó en forma de lluvia sobre los océanos. Pero los científicos han encontrado evidencia de que una parte sustancial de nuestros océanos provino del hielo y los minerales de asteroides, y posiblemente cometas, que chocaron contra la Tierra. Una ola de colisiones de cometas y asteroides con los planetas interiores del sistema solar hace 4 mil millones de años habría hecho esto posible.
Aunque la relación entre el agua de los asteroides y la de la Tierra es sólida, el papel de los cometas ha desconcertado a los científicos. Varias mediciones de cometas de la familia Júpiter (que contienen material primitivo del sistema solar primitivo y se cree que se formaron más allá de la órbita de Saturno) mostraron un fuerte vínculo entre su agua y la de la Tierra. Este vínculo se basó en una firma molecular clave que los científicos utilizan para rastrear el origen del agua en todo el sistema solar.
Esta señal es la proporción de deuterio (D) e hidrógeno normal (H) en el agua de cualquier objeto, y brinda a los científicos pistas sobre dónde se formó ese objeto. El deuterio es un tipo (o isótopo) de hidrógeno raro y más pesado. Al compararlo con el agua de la Tierra, esta proporción de hidrógeno en cometas y asteroides puede revelar si existe una conexión.
Debido a que es más probable que se forme agua con deuterio en ambientes fríos, hay una mayor concentración del isótopo en objetos que se formaron lejos del Sol, como los cometas, que en objetos que se formaron más cerca del Sol, como los asteroides.
Las mediciones realizadas durante las últimas dos décadas del deuterio en el vapor de agua de varios otros cometas de la familia de Júpiter mostraron niveles similares a los del agua de la Tierra.
«Empezaba a parecer que estos cometas desempeñaban un papel importante en el suministro de agua a la Tierra», dijo Kathleen Mandt, científica planetaria del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Mandt dirigió la investigación, publicada en Science Advances el 13 de noviembre, que revisa la abundancia de deuterio en 67P.
Pero en 2014, la misión Rosetta de la ESA (Agencia Espacial Europea) a 67P puso en tela de juicio la idea de que los cometas de la familia de Júpiter ayudaran a llenar las reservas de agua de la Tierra. Los científicos que analizaron las mediciones de agua de Rosetta encontraron la mayor concentración de deuterio de cualquier cometa, y aproximadamente tres veces más deuterio que el que hay en los océanos de la Tierra, que tienen aproximadamente un átomo de deuterio por cada 6.420 átomos de hidrógeno.
¿De qué están hechos los cometas? Es una de las preguntas que la misión Rosetta de la ESA al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko quería responder. Crédito: NASA
«Fue una gran sorpresa y nos hizo repensar todo», dijo Mandt.
El equipo de Mandt decidió utilizar una técnica avanzada de cálculo estadístico para automatizar el laborioso proceso de aislar agua rica en deuterio en más de 16.000 mediciones de Rosetta. Rosetta realizó estas mediciones en la «coma» de gas y polvo que rodea al 67P. El equipo de Mandt, que incluía científicos de Rosetta, fue el primero en analizar todas las mediciones de agua de la misión europea que abarcaron toda la misión.
Los investigadores querían comprender qué procesos físicos causaban la variabilidad en las proporciones de isótopos de hidrógeno medidas en los cometas. Los estudios de laboratorio y las observaciones de cometas mostraron que el polvo cometario podría afectar las lecturas de la proporción de hidrógeno que los científicos detectan en el vapor del cometa, lo que podría cambiar nuestra comprensión de dónde proviene el agua del cometa y cómo se compara con el agua de la Tierra.
«Tenía curiosidad por saber si podíamos encontrar pruebas de que eso sucediera en 67P», dijo Mandt. «Y este es uno de esos casos muy raros en los que se propone una hipótesis y se descubre que realmente sucede».
De hecho, el equipo de Mandt encontró una clara conexión entre las mediciones de deuterio en la coma de 67P y la cantidad de polvo alrededor de la nave espacial Rosetta, mostrando que las mediciones tomadas cerca de la nave espacial en algunas partes de la coma pueden no ser representativas de la composición del cuerpo de un cometa.
A medida que un cometa se acerca al Sol en su órbita, su superficie se calienta, lo que hace que se liberen gases de la superficie, incluido polvo con trozos de hielo de agua. El agua con deuterio se adhiere a los granos de polvo con mayor facilidad que el agua normal, según sugiere una investigación. Cuando el hielo de estos granos de polvo se libera en la coma, este efecto podría hacer que el cometa parezca tener más deuterio del que tiene.
Mandt y su equipo informaron que cuando el polvo llega a la parte exterior de la coma, al menos a 120 kilómetros del cuerpo del cometa, ya está seco. Una vez que el agua rica en deuterio ha desaparecido, una sonda espacial puede medir con precisión la cantidad de deuterio que proviene del cuerpo del cometa.
Este hallazgo, dicen los autores del artículo, tiene grandes implicaciones no sólo para entender el papel de los cometas en el transporte de agua a la Tierra, sino también para entender las observaciones de cometas que aportan información sobre la formación del sistema solar primitivo.
«Esto significa que hay una gran oportunidad para revisar nuestras observaciones pasadas y prepararnos para las futuras para que podamos tener mejor en cuenta los efectos del polvo», dijo Mandt.
Más información: Kathleen E. Mandt et al, Un D/H casi terrestre para el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adp2191
