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

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Agrandar / Itokawa, la fuente original de los granos de polvo examinados en un nuevo estudio.

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

Avance rápido una década, y ahora tenemos muestras de asteroides traídas a la Tierra por dos sondas diferentes. Trabajando con parte del material obtenido por la misión Hayabusa de Japón, los investigadores han descubierto que allí también está presente una capa delgada y rica en agua, consistente con la colocación del viento solar. Los investigadores detrás del hallazgo sugieren que esto significa que es probable que muchos cuerpos del Sistema Solar sean bastante ricos en agua, un depósito que podría haber hecho una gran contribución a los océanos de la Tierra.

Solo en la piel

El asteroide 25143 Itokawa fue el objetivo de la primera misión exitosa de devolución de muestras a un asteroide. Itokawa es lo que se llama una «pila de escombros», formada por pequeños fragmentos producidos por colisiones entre asteroides, luego reunidos lentamente por la gravedad. Los asteroides como este pueden haberse fragmentado y reformado varias veces a lo largo de su historia, y podrían estar compuestos por porciones de más de un cuerpo.

Un gran equipo de investigación internacional tomó algunos de los fragmentos devueltos a la Tierra y los sometió a una variedad de técnicas de imágenes. Los investigadores determinaron que los 40 a 180 nanómetros más externos de la roca fueron transformados por su tiempo en el espacio debido al bombardeo por radiación de alta energía. Esta región también tenía niveles elevados de agua e iones hidroxilo (OH). Esto es consistente con el agua producida por la interacción entre los protones en el viento solar y los materiales ricos en silicatos en las rocas mismas.

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 hay muy poco aquí individualmente, Itokawa tiene muchas partículas pequeñas, parecidas al polvo, que tienen un área de superficie alta en relación con su volumen. Así que todo suma aproximadamente 20 litros de agua por cada metro cúbico del regolito en polvo del asteroide.

Esta alta fracción es posible porque todo el polvo de Itokawa ha entrado y salido del espacio a lo largo del pasado lleno de colisiones de la pila de escombros. Entonces, incluso si algo está ahora enterrado en el interior, es casi seguro que estuvo expuesto al viento solar en el pasado.

Rareza isotópica

Suma todos los montones de escombros que deambulan por el Sistema Solar, así como las superficies superiores de todos los cuerpos sin aire, y hay una cantidad notable de agua retenida por los cuerpos aparentemente secos. Lo cual es potencialmente interesante si la humanidad alguna vez logra abrirse camino 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 después de la colisión masiva que fragmentó una proto-Tierra y produjo la Luna. Con el tiempo, pequeños cuerpos cayeron a la Tierra y trajeron agua para crear nuestros océanos.

El problema es que, 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 la de las aguas de nuestro océano. Dicho de otra manera, los océanos tienen agua que (en términos de isótopos) es algo más liviana que el agua que se encuentra en los asteroides que tienen una composición similar a la de la Tierra. El viento solar, por el contrario, tiene isótopos de hidrógeno que en general son más ligeros que los que vemos en nuestros océanos. Entonces, los investigadores proponen que el viento solar ha ayudado indirectamente a llenar los océanos de nuestro planeta al producir agua en partículas de polvo que finalmente cayeron a la Tierra.

Finalmente, señalan que el proceso no está terminado. En la actualidad, se estima que 30.000 toneladas de granos de polvo caen del espacio cada año. Y estas pequeñas partículas tendrán la mayor cantidad de agua por masa de cualquier cosa expuesta al viento solar. En un año determinado, todavía no hay mucha agua. Pero comienza a acumularse en el transcurso de los miles de millones de años que la Tierra ha existido.

Nature Astronomy, 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01487-w (Acerca de los DOI).

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