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Viernes de vídeo: El misterio del agua en La Tierra

El pasado viernes no os pudimos traer vídeos porque asistimos a las charlas del evento “Naukas Bilbao 2014”, que ya por cuarto año ha reunido a lo mejor de la divulgación científica en castellano. Podéis ver todas las charlas aquí: Naukas Bilbao 2014. No os las perdáis.

Para este viernes os traemos un tema que creemos que puede completar los dos vídeos anteriores La sonda espacial Rosetta y Formación del Sistema Solar, El origen del agua en La Tierra.

El 70% de la superficie de nuestro planeta es agua y, aunque parezca mentira, los científicos no tenemos nada claro cómo se formó todo este agua. Además somos único planeta del Sistema Solar con agua líquida. El hielo es habitual, sobre todo en las lunas de los planetas gaseosos (Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano), pero el agua en estado líquido, y en tal cantidad, es una anomalía maravillosa que ha permitido la vida en este sistema. Por tanto determinar el origen del agua es fundamental para saber si somos únicos en el Universo, o si es posible esperar situaciones similares en otros sistemas.

Los geólogos, analizando las rocas más antiguas, estiman que La Tierra ya presentaba una hidrosfera poco tiempo después de su formación. Tradicionalmente se suponía que el agua terrestre formaba parte de las rocas que se unieron para formar el protoplaneta, y que conforme el planeta se había ido enfriando, se había condensado formando los mares. Sin embargo la cuestión de porqué no se había evaporado al aproximarse al Sol dejaba muchos interrogantes. ¿Acaso La Tierra se había formado más lejos y se había ido acercando al Sol? ¿ O bien habría sido traída a La Tierra por los millones de cometas que impactaron contra ella durante su juventud? Esta teoría, desde su planteamiento a mediados del siglo XX, fue ampliamente aceptada pero en 1999 sufrió un revés.

Como algunos ya sabéis el hidrógeno tiene tres isótopos (átomos con mismo numero de protones, es decir mismo número atómico, mismo elemento, pero diferente número de neutrones). Estos son el protio, un protón y ningún neutrón; el deuterio un protón y un neutrón y el tritio, un protón y dos neutrones. El protio es con enorme diferencia el más abundante en el Universo, suponiendo un 99.98% de los átomos de hidrógeno. El deuterio supone entre el 0.0026 y 0.0184% y el tritio el resto. El agua formada a partir de átomos de deuterio se llama agua pesada, y la formada a partir de tritio se llama agua superpesada.

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Protio, deuterio y tritio.

Sucede que en La Tierra la proporción entre agua y agua pesada es de 150 moléculas de agua pesada (con deuterio) por cada millón de moléculas de agua. A esto lo conocemos como relación isótopica D/H. Por ejemplo la relación D/H del agua de Marte es de unas 190 moléculas de agua pesada por cada millón.

Sin embargo en 1999, tras estudiar los cometas Halley, Hale-Bopp y Hyakutate se observó que todos ellos tenían una relación D/H de alrededor de 300 moléculas de agua pesada por cada millón, es decir el doble de la de La Tierra, en contra de lo que cabía esperar. Durante estos años por tanto se ha estado trabajando en otras teorías, aunque el origen cometario no se ha descartado, ya que no sabemos si estos tres cometas, los tres procedentes de la nube de Oort, son representativos de todos los cometas. Por esto son importantes las misiones como Rosetta. Por otro lado se retomó la teoría tradicional de la formación de agua en el mismo origen, pero ¿cómo explicar que no se evaporara, o fuera barrida por los vientos solares? Se habla de que tal vez una formación temprana de La Luna, pudo propiciar una formación también temprana de la atmósfera impidiendo que los gases se escaparan [1][2][3]. Sin embargo todavía cuesta explicar que haya tal cantidad de agua.

Recientemente se ha descubierto que en las condritas carbonáceas poseen una relación D/H de 150, prácticamente igual a la de La Tierra. Las condritas son pequeños asteroides procedentes en su mayoría del cinturón de asteroides, que caen hacia el Sol a causa de alguna perturbación en sus orbitas y en su caída son interceptados por La Tierra. Las condritas carbonáceas suponen el 5% de las condritas. ¿Es posible que estas pequeñas rocas sean las responsables de todo el agua de la Tierra?¿ Por qué entonces no hay agua en Marte, que está más cerca del cinturón? Estos son misterios que todavía tenemos que resolver pero que, a buen seguro, en pocos años los tendremos resueltos.

No hay muchos vídeos actualizados sobre este tema así que os traemos solo dos. Desafortunadamente ambos están en inglés pero, como siempre, podéis ponerle subtítulos en castellano siguiendo las instrucciones que os dejamos en el vídeo de Gravedad, aquí.

En el primero Minute of Earth nos trae una explicación del origen del agua en La Tierra actualizada y como siempre de manera muy sencilla.

MinuteEarth – Where Did Earth’s Water Come From?

Y este segundo es una clase impartida por el profesor Jim Bergin en la Universidad de Michigan, que creemos que es clara y completa.

Jim Bergin – 2009 Winter, How Did Earth Get Its Water?- University od Michigan

[1] “ANU – Research School of Earth Sciences – ANU College of Science – Harrison”. Ses.anu.edu.au. Retrieved 2009-08-20.
[2]“ANU – OVC – MEDIA – MEDIA RELEASES – 2005 – NOVEMBER – 181105HARRISONCONTINENTS”. Info.anu.edu.au. Retrieved 2009-08-20.
[3] “A Cool Early Earth”. Geology.wisc.edu. Retrieved 2009-08-20.

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Viernes de vídeo: Formación del Sistema Solar

Tras el vídeo de viernes pasado sobre Rosetta, algunos nos habéis preguntado que, además de la hazaña tecnológica, por qué es interesante el estudio de los cometas. La respuesta es sencilla, la mayor parte de los cometas del Sistema Solar provienen de dos zonas, el Cinturón de Kruiper (cometas de periodo corto) y la Nube de Oort (cometas de largo periodo), que se han mantenido prácticamente inalteradas desde la formación del Sistema Solar, y por tanto el estudio de estos cometas, y principalmente su composición, nos ayuda a comprender cómo fue el Sistema Solar primitivo.

Pero ¿cómo se formó nuestro Sistema Solar?

El Sol, como todas las estrellas se formó a partir de una gran nube de gases y polvo, que sufrió una perturbación, posiblemente causada por las ondas de choque de la explosión de alguna estrella vecina, y empezó a colapsar gravitacionalmente. Conforme se iba contrayendo la materia del centro aumentaba su temperatura y la nube iba girando más rápidamente (por la conservación del momento lineal) hasta formar un disco, tal y como nos explica Tom Fleming en este vídeo. Recordad como siempre que podéis ponerle subtítulos en castellano siguiendo las instrucciones que os dejamos en el vídeo de Gravedad, aquí.

Contracción de una nube molecular e incremento de velocidad rotación debido a la conservación del momento angular.



Finalmente la parte central del disco se vuelve tan densa y caliente que el hidrógeno entra en fusión iniciando las reacciones nucleares. Se ha formado una estrella. Nuestra estrella. El Sol. A su alrededor hay todavía gran cantidad de material que seguirá cayendo hacia el Sol durante miles de años. Los materiales más pesados como el polvo se verán atraídos con más intensidad hacia el centro, mientras que los gaseosos ocuparán las partes más externas del disco. Con el paso del tiempo, el polvo irá colisionando y formando rocas, que más tarde formarán los planetas rocosos, más cercarnos al Sol: Mercurio, Venus, La Tierra, Marte. Por otro lado, en el exterior se formarán los grandes planetas gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Y sí, Plutón y el resto de los planetoides también, al igual que la Nube de Oort y el Cinturón de Kuiper, de donde vienen los cometas. En siguiente vídeo del NASA´s Space Place nos explican este proceso.

Formación del Sistema Solar.



Aquí varios investigadores nos cuentan cómo se hacen simulaciones matemáticas para intentar reproducir la formación de los planetas.

Simulaciones matemáticas de la formación de un sistema planetario.



Y por último os dejamos una interesantísima charla de Alessandro Morbidelli sobre la formación de Sistema Solar, que desafortunadamente no tiene subtítulos.

Alessandro Morbidelli – Solar System formation and evolution.