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Cometas activos y el origen del agua de la Tierra

¿De dónde vino el agua de la Tierra? Se desconoce el origen del agua en la Tierra, o la razón por la que hay más agua líquida en la Tierra que en los otros planetas rocosos de nuestro Sistema Solar. Existen numerosas soluciones más o menos compatibles entre sí al misterio de cómo el agua puede haberse acumulado en la superficie de la Tierra durante los últimos 4.500 millones de años, en cantidades suficientes, para crear los océanos profundos, agitados y espumosos de nuestro mundo. Un nuevo estudio, publicado en la edición del 20 de mayo de 2019 de la revista Astronomía y Astrofísica propone que el agua fue entregada a la Tierra por una familia particular de cometas: el cometas hiperactivos– que contienen agua similar a la de nuestro propio planeta.

Aunque los cometas, con sus núcleos helados, se han considerado durante mucho tiempo candidatos ideales, los análisis han demostrado previamente que su agua es diferente a la de los océanos de la Tierra. Sin embargo, el nuevo estudio, realizado por un equipo internacional, reunió Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS) investigadores en el Laboratorio de Estudios de Radiación y Materia en Astrofísica y Atmósferas (Observatorio de París-PSL / CNRS / Universidad de la Sorbona / Universidad de París, Francia), ha descubierto que el cometas hiperactivos contienen únicamente agua que es como la de la Tierra. El nuevo hallazgo se basa principalmente en mediciones de cometa 46P / Wirtanen llevado a cabo por la NASA Observatorio estratosférico de astronomía infrarroja (SOFIA).

Según la teoría más aceptada, nuestro planeta primordial se formó como resultado de la colisión y fusión de una multitud de pequeños objetos rocosos y metálicos conocidos como planetesimales. Debido a que estos objetos rocosos tenían poca agua, el agua de la Tierra debe haber sido entregada por una población diferente de objetos ricos en agua en nuestro antiguo Sistema Solar, que nació hace unos 4.560 millones de años.

Cometas, objetos transneptunianos, o rico en agua meteoroides (protoplanetas), viajando desde las franjas exteriores de la Cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter, puede haberse estrellado en la Tierra primordial. Algunas teorías han sugerido que estos objetos podrían haber llevado consigo el agua que ahora llena los océanos de nuestro planeta.

Cápsulas de tiempo congeladas desde lejos

Los cometas son delicados y de corta vida. Son vagabundos congelados que se originaron en los márgenes exteriores de nuestro Sistema Solar, pero fueron desafortunadamente desalojados de su frígido hogar con poca luz. Como resultado, estas bolas de nieve celestiales marginadas han llegado arrasando hacia la región interna de la Tierra de nuestro Sistema Solar, que está muy lejos de sus frías y sombrías cunas más allá del gran planeta más externo, Neptuno. Muchos astrónomos piensan que los cometas contienen en sus centros helados los rastros más puros de las sustancias primigenias que entraron en la formación de nuestro Sistema Solar. Estos ingredientes antiguos se han guardado en un “congelador” oscuro y profundo que está lejos de la luz y el calor de nuestra estrella. Por lo tanto, comprender la composición de los cometas se traduce en identificar los ingredientes que crearon nuestro Sistema Solar.

Los cometas están realmente helados planetesimales. Planetesimales son los componentes básicos de los planetas, y en el antiguo Sistema Solar se fusionaron para formar finalmente el cuarteto de planetas majestuosos, gigantes y gaseosos que habitan en el Sistema Solar exterior tal como lo vemos hoy. los planetesimales helados eran las semillas relativamente pequeñas que se fusionaron para crear Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, así como sus congelados séquito de pequeñas lunas en su mayoría heladas. Los asteroides rocosos y metálicos, que se encuentran principalmente en el Cinturón de asteroides principal, son similares a los rocosos y metálicos planetesimales que entró en la formación del cuarteto de planetas sólidos internos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. En el sistema solar temprano, rocoso y helado planetesimales colisionaron entre sí y, a menudo, se fusionaron para crear cuerpos cada vez más grandes, lo que finalmente dio lugar a planetas.

Los cometas helados y polvorientos se adentran en la región interior cálida del Sistema Solar de la Tierra, llegando desde dos dominios distantes. El primer dominio se ha denominado Cinturón de Kuipery rodea nuestra estrella más allá de la órbita de Neptuno. los Cinturón de Kuiper es la fuente de cometas de período corto, que son los que se sumergen en la luz deslumbrante y el calor derretido del Sistema Solar interior con más frecuencia que cada dos siglos. El segundo dominio, que ha sido denominado el Nube de Oort, es una inmensa esfera de objetos helados que rodea todo nuestro Sistema Solar. los nube de Oort es el hogar muy remoto del cometas de período largo, que llegan chillando al interior del Sistema Solar con más frecuencia que cada dos siglos. Dado que la Tierra está más cerca del Cinturón de Kuiper de lo que es para el nube de Oort, cometas de período corto han tenido una mayor influencia en la historia de nuestro planeta que cometas de período largo.

Cada vez que un cometa viaja al interior del Sistema Solar, pierde una pequeña cantidad de su masa. Este “desprendimiento” resulta de la sublimación de sus hielos superficiales en vapor de agua. De hecho, uno de los vagabundos helados más famosos de muy, muy lejos …cometa Halley– se ha calculado que tiene una vida útil de menos de 100.000 años – un breve período en escalas de tiempo celestes. Los cometas que podemos observar hoy, mientras vuelan por nuestro cielo con sus colas ardientes parpadeando, eventualmente se derretirán y desaparecerán debido a la sublimación de los hielos a gas. Sin embargo, serán reemplazados por una nueva generación de cometas que están destinados a continuar el legado de los que han desaparecido. Una población resplandeciente de nuevos y frescos cometas saldrá a empujones de la fría oscuridad del Cinturón de Kuiper y nube de Oort, y seguirán su fatigado camino cada vez más cerca de nuestro Sol.

El núcleo congelado de un cometa se denomina su núcleoy está compuesto principalmente de hielo y polvo bien recubiertos con una sustancia orgánica oscura. El hielo es principalmente agua congelada, pero también pueden estar presentes otros hielos. Estas sustancias congeladas adicionales son helados de metano, amoníaco, monóxido de carbono y dióxido de carbono.

A medida que el cometa realiza su peligrosa inmersión más cerca de nuestra estrella, el hielo en la superficie de su núcleo–que se ha convertido en gas – forma una nube llamada coma. La radiación que emana de nuestro Sol empuja las partículas de polvo del cometa lejos del coma, creando así el brillante cola. Debido a que la cola de un cometa visitante está formada por el intenso resplandor de nuestro Sol y el viento solar, siempre apunta en dirección opuesta al Sol.

Por lo general, un cometario congelado el núcleo es pequeño: solo alrededor de 10 millas o menos. Sin embargo, algunos cometas particularmente magníficos tienen colas brillantes que pueden tener hasta 100 millones de millas de longitud.

Los cometas dejan un lío de escombros en su camino, y estos pueden convertirse en lluvias de meteoritos visto en el cielo de la Tierra. los Lluvia de meteoritos de las perseidas ocurre anualmente entre el 9 y el 13 de agosto cuando nuestro planeta viaja a través de la órbita del Cometa Swift-Tuttle.

Podemos observar muchos cometas a simple vista cuando se deslizan brillantemente hacia nuestra estrella. Esto es porque su comas y cruz reflejan la luz del sol y, a veces, brillan como resultado de la energía que absorben de nuestro sol. Sin embargo, la mayoría de los cometas son pequeños y tenues y no se pueden observar sin un telescopio.

Cometas hiperactivos

Para rastrear el origen del agua de la Tierra, el equipo de astrónomos internacionales estudió las proporciones isotópicas, particularmente la proporción en el agua terrestre, de deuterio a hidrógeno. Esto se conoce como Relación D / H (el deuterio es una forma más pesada de hidrógeno). A medida que un cometa viaja hacia nuestro Sol y su hielo se sublima en gas, este vapor de agua puede analizarse mediante observaciones remotas. sin embargo, el Relación D / H de los cometas medidos hasta ahora han demostrado ser entre el doble y el triple del agua del océano. Esto sugiere que los cometas solo entregaron aproximadamente el 10% del agua de nuestro planeta.

Cuando cometa 46P / Wirtanen vagó hacia la Tierra en diciembre de 2018, se analizó utilizando el SOFÍA observatorio aerotransportado a bordo de un avión Boeing. Este fue el tercer cometa que mostró el mismo Relación D / H como el agua de la Tierra. Al igual que los dos cometas estudiados anteriormente, pertenece a la familia de cometas hiperactivos. Cuando cometas hiperactivos viajan hacia nuestro Sol, liberan más agua que la superficie de su núcleo debería permitir. Este exceso de agua es producido por partículas ricas en hielo en su atmósfera.

Fascinado por los hallazgos, el equipo de astrónomos calculó la fracción activa (la fracción del núcleo superficie requerida para producir la cantidad de agua presente en su atmósfera) de todos los cometas con un Relación D / H. Encontraron que había una correlación inversa entre la fracción activa y la Relación D / H de vapor de agua: cuanto más tiende un cometa a la hiperactividad (una fracción activa superior a 1), más Relación D / H disminuye y se parece más a la del agua en la Tierra.

La nueva investigación muestra que cometas hiperactivos, cuyo vapor de agua se obtiene en parte de los granos helados lanzados a su atmósfera, poseen una Relación D / H similar al del agua de la Tierra. Esto es diferente a otras familias de cometas cuyo halo de gas está formado solo por hielo superficial. Los investigadores proponen que el Relación D / Hs medidos en la atmósfera de este último no son necesariamente representativos del hielo presente en su núcleo. Si esta teoría es correcta, el agua en todos los cometas núcleos puede, de hecho, ser muy similar al agua de la Tierra. Este descubrimiento podría reabrir el debate sobre el origen de los vastos océanos de nuestro planeta.

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