En un nou article publicat avui a la revista Astronomia de la natura, un equip d'investigadors del Regne Unit, Austràlia i Amèrica descriuen com una nova anàlisi d'un antic asteroide suggereix que els grans de pols extraterrestre van portar aigua a la Terra mentre es va formar el planeta.
L'aigua dels grans va ser produïda per meteorització espacial, un procés pel qual les partícules carregades del Sol conegudes com a vent solar van alterar la composició química dels grans per produir molècules d'aigua.
La troballa podria respondre a la pregunta de llarga data d'on va obtenir la Terra, inusualment rica en aigua, els oceans que cobreixen el 70 per cent de la seva superfície, molt més que qualsevol altre planeta rocós del nostre Sistema Solar. També podria ajudar les futures missions espacials a trobar fonts d'aigua en mons sense aire.
Els científics planetaris s'han desconcertat durant dècades sobre la font dels oceans de la Terra. Una teoria suggereix que un tipus de roca espacial que transporta aigua coneguda com a asteroides de tipus C podria haver portat aigua al planeta en les etapes finals de la seva formació fa 4.6 milions d'anys.
Per provar aquesta teoria, els científics han analitzat prèviament la "empremta digital" isotòpica de trossos d'asteroides de tipus C que han caigut a la Terra com a meteorits de condrites carbonàs rics en aigua. Si la proporció d'hidrogen i deuteri a l'aigua dels meteorits coincidís amb la de l'aigua terrestre, els científics podrien concloure que els meteorits de tipus C eren la font probable.
Els resultats no van ser tan clars. Tot i que les empremtes dactilars de deuteri/hidrogen d'alguns meteorits rics en aigua coincidien amb l'aigua de la Terra, molts no ho feien. De mitjana, les empremtes dactilars líquides d'aquests meteorits no s'alineaven amb l'aigua que es trobava al mantell i als oceans de la Terra. En canvi, la Terra té una empremta digital isotòpica diferent i lleugerament més lleugera.
En altres paraules, mentre que part de l'aigua de la Terra devia provenir de meteorits de tipus C, la Terra en formació ha d'haver rebut aigua d'almenys una font més de llum isotòpica que es va originar en un altre lloc del Sistema Solar.
L'equip dirigit per la Universitat de Glasgow va utilitzar un procés analític d'avantguarda anomenat tomografia amb sonda atòmica per examinar mostres d'un tipus diferent de roca espacial coneguda com a asteroide de tipus S, que orbiten més a prop del sol que els tipus C. Les mostres que van analitzar provenien d'un asteroide anomenat Itokawa, que van ser recollides per la sonda espacial japonesa Hayabusa i van tornar a la Terra el 2010.
La tomografia amb sonda atòmica va permetre a l'equip mesurar l'estructura atòmica dels grans un àtom a la vegada i detectar molècules d'aigua individuals. Les seves troballes demostren que una quantitat significativa d'aigua es va produir just per sota de la superfície dels grans de la mida de la pols d'Itokawa per la meteorització espacial.
El primer sistema solar era un lloc molt polsós, proporcionant una gran quantitat d'oportunitats per produir aigua sota la superfície de les partícules de pols de l'espai. Els investigadors suggereixen que aquesta pols rica en aigua hauria plogut a la Terra primerenca juntament amb asteroides de tipus C com a part del lliurament dels oceans de la Terra.
El doctor Luke Daly, de l'Escola de Ciències Geogràfiques i de la Terra de la Universitat de Glasgow, és l'autor principal del document. El doctor Daly va dir: "Els vents solars són corrents d'ions principalment hidrogen i heli que flueixen constantment des del Sol cap a l'espai. Quan aquests ions d'hidrogen toquen una superfície sense aire com un asteroide o una partícula de pols espacial, penetren unes quantes desenes de nanòmetres per sota de la superfície, on poden afectar la composició química de la roca. Amb el pas del temps, l'efecte "meteorització espacial" dels ions d'hidrogen pot expulsar prou àtoms d'oxigen dels materials de la roca per crear H2O - aigua - atrapada dins dels minerals de l'asteroide.
"Crucialment, aquesta aigua derivada del vent solar produïda pel sistema solar primerenc és lleugera isotòpicament. Això suggereix fortament que la pols de gra fi, sacsejada pel vent solar i arrossegada a la Terra en formació fa milers de milions d'anys, podria ser la font del dipòsit d'aigua del planeta que faltava".
El professor Phil Bland, professor distingit de John Curtin a l'Escola de Ciències de la Terra i Planetàries de la Universitat de Curtin i coautor de l'article va dir: "La tomografia amb sonda atòmica ens permet fer una mirada increïblement detallada dins dels primers 50 nanòmetres aproximadament de la superfície. de grans de pols a Itokawa, que orbita al voltant del sol en cicles de 18 mesos. Ens va permetre veure que aquest fragment de la vora meteorològica de l'espai contenia prou aigua que, si l'ampliem, arribaria a uns 20 litres per cada metre cúbic de roca".
La coautora, la professora Michelle Thompson, del Departament de Ciències de la Terra, Atmosfèriques i Planetàries de la Universitat de Purdue, va afegir: "És el tipus de mesura que simplement no hauria estat possible sense aquesta tecnologia notable. Ens dóna una visió extraordinària de com les petites partícules de pols que suren a l'espai ens poden ajudar a equilibrar els llibres sobre la composició isotòpica de l'aigua de la Terra i ens donaran noves pistes per ajudar a resoldre el misteri dels seus orígens".
Els investigadors van tenir molta cura de garantir que els resultats de les seves proves fossin precisos, fent experiments addicionals amb altres fonts per verificar els seus resultats.
El doctor Daly va afegir: "El sistema de tomografia amb sonda atòmica de la Universitat de Curtin és de classe mundial, però mai no s'havia acostumat a fer el tipus d'anàlisi d'hidrogen que estàvem duent a terme aquí. Volíem estar segurs que els resultats que estàvem veient eren exactes. Vaig presentar els nostres resultats preliminars a la conferència de Ciències Lunars i Planetàries el 2018 i vaig preguntar si algun company assistent ens ajudaria a validar les nostres troballes amb mostres pròpies. Per a la nostra satisfacció, els companys del Centre Espacial Johnson de la NASA i de la Universitat d'Hawai'i a les universitats de Mānoa, Purdue, Virgínia i del nord d'Arizona, els laboratoris nacionals d'Idaho i Sandia es van oferir a ajudar. Ens van donar mostres de minerals similars irradiats amb heli i deuteri en comptes d'hidrogen i, a partir dels resultats de la sonda atòmica d'aquests materials, ràpidament va quedar clar que el que estàvem veient a Itokawa era d'origen extraterrestre.
"Els col·legues que van oferir el seu suport en aquesta investigació són realment un equip de somni per a la meteorització espacial, així que estem molt entusiasmats amb l'evidència que hem recopilat. Podria obrir la porta a una comprensió molt millor de com era el primer Sistema Solar i de com es van formar la Terra i els seus oceans".
El professor John Bradley, de la Universitat d'Hawai'i a Mānoa, Honolulu, coautor de l'article, va afegir: Fa tan poc com una dècada, la noció que la irradiació del vent solar és rellevant per a l'origen de l'aigua al sistema solar. , molt menys rellevant per als oceans de la Terra, hauria estat rebut amb escepticisme. Mostrant per primera vegada que es produeix aigua in situ a la superfície d'un asteroide, el nostre estudi es basa en l'acumulació d'evidències que la interacció del vent solar amb els grans de pols rics en oxigen realment produeix aigua.
"Com que la pols que era abundant a tota la nebulosa solar abans de l'inici de l'acreció planetesimal s'irradiava inevitablement, l'aigua produïda per aquest mecanisme és directament rellevant per a l'origen de l'aigua als sistemes planetaris i possiblement la composició isotòpica dels oceans de la Terra".
Les seves estimacions de quanta aigua podria contenir a les superfícies meteorològiques també suggereixen una manera en què els futurs exploradors espacials podrien fabricar subministraments d'aigua fins i tot als planetes aparentment més àrids.
La coautora, la professora Hope Ishii de la Universitat d'Hawai'i a Mānoa, va dir: "Un dels problemes de l'exploració espacial humana futura és com els astronautes trobaran prou aigua per mantenir-los vius i realitzar les seves tasques sense portar-la amb ells durant el seu viatge. .
"Creiem que és raonable suposar que el mateix procés de meteorització espacial que va crear l'aigua a Itokawa s'haurà produït en un grau o un altre en molts mons sense aire com la Lluna o l'asteroide Vesta. Això podria significar que els exploradors espacials poden ser capaços de processar subministraments d'aigua fresca directament de la pols a la superfície del planeta. És emocionant pensar que els processos que van formar els planetes podrien ajudar a donar suport a la vida humana mentre estem més enllà de la Terra".
El doctor Daly va afegir: "El projecte Artemis de la NASA es proposa establir una base permanent a la Lluna. Si la superfície lunar té un dipòsit d'aigua similar procedent del vent solar que aquesta investigació va descobrir a Itokawa, representaria un recurs enorme i valuós per ajudar a assolir aquest objectiu".
El document de l'equip, titulat "La contribució del vent solar als oceans de la Terra", es publica a Astronomia de la natura.
Investigadors de la Universitat de Glasgow, la Universitat de Curtin, la Universitat de Sydney, la Universitat d'Oxford, la Universitat d'Hawai'i a Mānoa, el Museu d'Història Natural, el Laboratori Nacional d'Idha, Lockheed Martin, els Laboratoris Nacionals Sandia, el Centre Espacial Johnson de la NASA, la Universitat de Virgínia, la Universitat d'Arizona del Nord i la Universitat de Purdue van contribuir al document.
