¿Por qué hay agua en la Tierra?

El agua es esencial para la vida tal como la conocemos y parece completamente normal tener agua a nuestro alrededor. Sin embargo, la Tierra es el único planeta conocido que está cubierto por océanos. ¿Sabemos exactamente de dónde vino su agua?

Esta no es una pregunta simple: durante mucho tiempo se pensó que la Tierra se formó seca, sin agua, debido a su proximidad al Sol y las altas temperaturas cuando se formó el Sistema Solar. En este modelo, el agua podría haber sido traída a la Tierra por cometas o asteroides que colisionaron con la Tierra . Un origen tan complejo del agua probablemente significaría que nuestro planeta es único en el universo.

Sin embargo, en un estudio de 2020, mostramos que el agua, o al menos sus componentes, hidrógeno y oxígeno, pueden haber estado presentes en las rocas que inicialmente formaron la Tierra. Si eso es así, es más probable que existan otros " planetas azules " con agua líquida en otros lugares.

El agua líquida cubre más del 70% de la superficie de la Tierra, con aproximadamente el 95,6% en océanos y mares, y el 4% restante en glaciares, casquetes polares, aguas subterráneas, lagos, ríos, humedad del suelo y la atmósfera.

Pero la mayor parte del agua de la Tierra se encuentra a gran profundidad: el manto contiene entre una y diez veces el volumen de los océanos.

En la superficie de la Tierra , “agua” significa dos hidrógenos por cada oxígeno (H0), mientras que lo que llamamos “agua” en el manto corresponde al hidrógeno incorporado en minerales, magmas y fluidos. Este hidrógeno puede unirse con el oxígeno circundante para formar agua a las condiciones adecuadas de temperatura y presión.

Si bien el agua representa menos del 0,5% de la masa de la Tierra, es clave para la evolución del propio planeta y para la vida en su superficie.

En el sistema solar temprano, había mucho hidrógeno, principalmente en forma de gas dihidrógeno (H), o unido a átomos de oxígeno para formar agua (HO). Sin embargo, la Tierra y los otros planetas rocosos (Mercurio, Venus y Marte) se formaron cerca del Sol, donde hacía demasiado calor para que el agua se incorporara a la roca en forma de hielo: simplemente se habría evaporado. Entonces, ¿por qué la Tierra tiene ahora tanta agua, tanto en su manto como en su superficie?

Algunos meteoritos, llamados condritas, provienen de pequeños asteroides que, a diferencia de los planetas, no han evolucionado geológicamente desde su formación. Son buenos testigos de los primeros millones de años del Sistema Solar.

Las condritas carbonáceas, por ejemplo, se formaron lo suficientemente lejos del Sol para contener inicialmente agua helada (todo lo cual desde entonces se ha incorporado en minerales hidratados mediante alteración hidrotermal). Por el contrario, las condritas ordinarias y de enstatita se formaron más cerca del Sol donde el agua era gaseosa y se incorporó en grandes cantidades a las rocas: al igual que los planetas rocosos, las condritas ordinarias y de enstatita se consideran “secas”.

Hasta ahora, la hipótesis aceptada era que la Tierra se formó a partir de materiales secos y que su agua fue entregada por cuerpos celestes que se formaron más lejos del sol: meteoritos hidratados, como condritas carbonáceas o cometas, aunque esta última hipótesis fue recientemente frustrada por el sonda espacial de la ESA Rosetta.

Nuestro estudio cuenta una historia diferente. Analizamos el hidrógeno en condritas de enstatita. Recuerde que estos se encuentran entre nuestros mejores análogos de las rocas que formaron la Tierra, por lo que las concentraciones de hidrógeno en estas rocas “secas” apuntan a la posible presencia de agua durante la formación de la Tierra .

Comparamos la composición de la Tierra y la de las condritas de enstatita observando las cantidades de varios isótopos (átomos del mismo elemento pero que contienen diferentes números de neutrones). Encontramos que, aunque las condritas de enstatita no contienen minerales hidratados, sí contienen pequeñas cantidades de hidrógeno con una proporción isotópica consistente con la de la Tierra . El hidrógeno se cree que han estado presentes en cantidades traza (<0,1%) en los minerales y compuestos orgánicos que aglomeran para formar chondrites enstatita, explicando donde la mayor parte del agua contenida en la Tierra manto ‘s y en parte de los proviene de océanos. La mayor parte del agua de la Tierra (más precisamente sus elementos, hidrógeno y oxígeno) puede haber estado presente desde el principio.

Esto no nos dice cuándo aparecieron los océanos en la superficie de la Tierra, pero ahora sabemos que el agua de la Tierra no fue suministrada necesariamente por cuerpos hidratados que se formaron muy lejos del Sol. Sin embargo, todavía no entendemos en qué forma (s) y mediante qué proceso se incorporó y almacenó el hidrógeno en las rocas del sistema solar interior.

La presencia de hidrógeno en las rocas del sistema solar interior es particularmente importante porque podría haber sido una fuente de agua para los otros planetas rocosos (Mercurio, Venus y Marte). Entonces, rocas similares podrían representar una fuente de agua para los planetas que orbitan alrededor de otros soles, una condición para desarrollar la vida, al menos la vida tal como la conocemos.

*Cosmoquímico y geoqúimico de la Université de Lorraine (Francia)