NeoFronteras

Nuevos resultados nos hablan de la abundancia de agua en otros sistemas solares que ahora se están formando.

Dibujo del disco de TW Hydra. Fuente: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC/Caltech).

El agua constituye un alto porcentaje de nuestros cuerpos o el de casi cualquier otro ser vivo conocido. Sin agua la vida no es posible. La molécula de agua es especial. De entrada es una molécula polar, así que puede disolver gran diversidad de sustancias y sales minerales. Tiene además un margen de 100 grados centígrados en los que puede mantenerse liquida a presión normal. Lo más maravillo e increíble es que cuando se congela se dilata y el hielo que forma flota sobre el agua líquida. Esta última característica permite proteger de la congelación al resto del agua.
Todas estas características hacen del agua un compuesto ideal para permitir la vida tal y como la conocemos sobre otros planetas. Por eso buscamos exoplanetas que sean de tipo terráqueo y estén en la zona de habitabilidad de la estrella, es decir, en la franja en la que el agua puede estar en estado líquido.
Tarde o temprano descubriremos algún planeta que, aunque esté a años luz de distancia de nosotros, tenga agua líquida sobre su superficie. Es sólo cuestión de tiempo, tecnología y voluntad política. Puede que incluso lleguemos a descubrir alguno que tenga vida. Mientras tanto podemos saber más cosas sobre otros sistemas solares y exoplanetas. Todo aquello que la actual tecnología nos permita. No podemos inventar la máquina del tiempo y ver cómo se formó nuestro sistema solar, pero podemos ver otros sistemas solares en formación en distintos estadios de su evolución.
La ventaja de los sistemas solares en formación es que tenemos ya la tecnología para observarlos. Los discos protoplanetarios son grandes y brillantes y los podemos estudiar. Incluso podemos tomar espectros de ellos para saber su composición química. Un par de estudios recientes así nos lo demuestran.

Ahora por primera vez se han detectado grandes nubes de vapor de agua en un sistema solar en formación. Esa agua se condensará en cometas que más tarde quizás den lugar a océanos sobre planetas.
En concreto se ha encontrado vapor de agua alrededor de la estrella TW Hydra, que se encuentra a 176 años luz de nosotros en la constelación homónima. TW Hydra y el material que la rodea constituye el sistema solar en formación más cercano a nosotros.
Ted Bergin, de la Universidad de Michigan, y sus colaboradores publican en Science el hallazgo. La huella de ese vapor de agua se encontró gracias a un instrumento de infrarrojo lejano (HIFI) del telescopio Herchel.
Este hallazgo nos dice que los materiales necesarios para la vida se encuentran presentes antes de que incluso se formen los planetas. Esto es algo que se sospechaba, pero hasta el momento no había pruebas directas al respecto. Ahora se ha podido ver directamente.
Anteriormente se había detectado vapor de agua en discos protoplanetarios cercanos a la estrella, pero no había pruebas de la existencia de vastas cantidades de vapor de agua en las regiones más alejadas de la estrella, que es donde se forman los cometas. Cuanta más agua haya disponible en los discos para la formación de cometas hay mayores posibilidades de que esa agua llegue a los planetas interiores gracias a impactos cometarios.
Este proceso que se está observando ahora en TW Hydra probablemente es similar al que tuvo lugar en nuestro sistema solar antes de que se formara. El vapor de agua se condensa en motas de polvo y los granos de hielo que se forman terminan generando cometas (y planetesimales) por agregación.
La estrella TW Hydra emite radiación altamente energética que interacciona con el hielo de los granos que forman parte del disco. Entonces el vapor de agua resultante se excita y reemite la energía recibida en forma de radiación infrarroja que puede analizarse a través de la toma de un espectro. Precisamente en los espectros tomados de este objeto astronómico los investigadores han encontrado las pruebas de grandes cantidades de vapor de agua.
Las moléculas de vapor de agua se presentan en dos formas la “orto” y la “para” dependiendo de la disposición de los spines de los átomos de hidrógeno que contiene. Midiendo la proporción entre estos estados se puede determinar las temperaturas en las que se forma el agua. En este caso han determinado que se trata de vapor frío de agua.

Dibujo del disco de TW Hydra. Fuente: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC/Caltech).

Por otro lado, el telescopio espacial Spitzer ha detectado precisamente la segunda fase de la que hemos hablado aquí, aquella en la que los cometas caen sobre los mundos recién formados. Este evento recuerda el episodio ocurrido hace miles de millones de años en nuestro sistema solar conocido como el bombardeo pesado tardío, que es el que se supone que trajo agua a la Tierra y que permitió que surgiera la vida en ella, tanto por el agua que trajo, como por otros compuestos. Durante ese evento muchos cometas caían sobre los planetas y dejaron pruebas de él en la superficie de nuestra Luna y otras lunas que carecen de erosión suficiente como para borrarlas. Estos impactos produjeron grandes cantidades de polvo.
Con el Spitzer se ha observado la estrella Eta Corvi y se han encontrado pruebas de la existencia de grandes cantidades de polvo procedentes de este tipo de colisiones con cometas gigantes. El polvo se sitúa además lo suficientemente cerca de la estrella como para sospechar la existencia de planetas de tipo terráqueo en esa región. Esto sugiere que algo parecido a la Tierra puede estar allí. El sistema tiene sólo mil millones de años de edad que es justo la edad a la que se supone que suceden este tipo de eventos y que es la misma a la que se dio en el Sistema Solar.
El hallazgo ha sido publicado en Astrophysical Journal por Carey Lisse y colaboradores.
Los espectros tomados han permitido conocer la composición del polvo en cuestión y que básicamente consiste en agua, material rocoso y compuestos de carbono. Esta composición es también consistente con un episodio de bombardeo cometario.
Además la composición analizada coincide con la composición del meteorito Almahata Sitta caído en Sudan en 2008 y esta similitud implica que Eta Corvi tuvo probablemente un lugar de nacimiento común con nuestro sistema solar.
Un segundo anillo de polvo más masivo en el borde del sistema de Eta Corvi parece ser la reserva de cuerpos cometarios. Este anillo se encuentra a 150 unidades astronómicas de la estrella y fue descubierto en 2005. Su situación y composición concuerda con nuestro cinturón de Kuiper, que es la fuente de los cometas de periodo corto y el lugar en donde se pueden encontrar los restos de los cuerpos iguales a los que formaron los planetas en el remoto pasado. Es la escombrera de nuestro sistema solar. Se ha sugerido que el meteorito Almahata Sitta probablemente proceda de esa región.
Se cree que hace 4000 millones de años el cinturón de Kuiper fue alterado por la migración de los planetas gigantes Júpiter y Saturno. Esta interacción lazó muchos de los cuerpos que había allí hacia el espacio interestelar y otros hacia el sistema solar interior (sólo 600 millones de años después de su formación) produciendo el bombardeo ya mencionado, que duró 200 millones de años.
Un estudio reciente sobre el cometa Hartley 2 ha resuelto por fin el problema de la composiciones isotópica del agua terrestre y la de los cometas, encontrando que la mayor parte del agua terrestre procede de los cometas de periodo corto, es decir del cinturón de Kuiper. Algunos astrobiólogos creen que además los cometas trajeron las sustancias orgánicas necesarias para la creación de la vida, ya que ésta apareció justo después del gran bombardeo cometario.

Cada vez conocemos mejor el origen de nuestro sistema solar y, por lo tanto, el origen de nosotros mismos. Es un proceso largo, meticuloso y que requiere una gran inversión de esfuerzo y dinero, pero es maravilloso ver cómo las piezas van encajando casi a la perfección, algo que sólo el método científico puede proporcionarnos.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa I.
Nota de prensa II.
El agua terrestre vino de los cometas.