El compuesto químico más importante para la vida en la Tierra junto con el oxígeno tiene aún un opaco velo sobre sus inicios. No sabemos aún, con certeza, si llegó de fuera o se produjo en los orígenes del planeta. Un reciente descubrimiento que pone en cuestión las teorías más o menos asumidas durante años sobre el origen del agua, apuntando hacia los gases con presencia de material orgánico en el espacio interestelar, nos sirve de excusa para repasar todos los posibles orígenes.

IMÁGENES: NASA / ESA / Hubble / Wikimedia Commons

Conocemos el origen del oxígeno (bacterias y las formas de vida vegetales), pero no el líquido que compone el 70% de nuestro cuerpo y sin el cual moriríamos. Respirar, beber y comer son esenciales para cualquier forma de vida animal, y aunque la vegetal no necesite “comer” explícitamente, sí que se alimenta de otra forma. E igualmente necesita agua. Porque este “líquido elemento”, como decían los antiguos, que lo catalogaron como uno de los cuatro elementos clave (fuego, tierra, aire, agua), es fundamental en la vida humana y en prácticamente todas las formas de vida existentes. Del mar salieron los antepasados evolutivos de todo lo que vuela, camina o se arrastra por el suelo, y de todo lo que nada y se mueve hoy por los océanos. El aguas es vida, ya sea congelada, líquida o en forma de vapor de agua, los tres estados que podemos conocer por nuestros sentidos (los demás estados naturales del agua, debido a las circunstancias físicas, son más complicados de conocer). Sin ella sólo hay muerte. Y sin embargo, seguimos sin saber exactamente cómo apareció el agua en la Tierra. Es muy probable que no tenga un origen único, sino que sea una combinación de varias génesis diferentes.

Un reciente estudio astronómico ha puesto el punto de mira en la materia orgánica interestelar (y por orgánica queremos decir compuestos químicos concretos que están presentes en las reacciones necesarias para la vida biológica, no que sean formas de vida), quizás la más compleja de todas las potenciales respuestas. Pero para entenderlo primero tenemos que explicar cuál es la teoría dominante, la exógena basada en cometas y meteoritos. Según esta teoría, el agua llegó de cuerpos más allá de la “Línea de Nieve”, una frontera física irregular donde la humedad que impregna rocas, metales y otros compuestos se congela por la poca energía solar que llega hasta esas regiones orbitales. De hecho hay una abundancia enorme de agua congelada dentro incluso del propio sistema solar. Es más, y esto a más de uno le sorprenderá, la Tierra es uno de los cuerpos de nuestro vecindario astronómico donde menos agua hay: Europa, Encelado o Ceres albergan, cada uno, casi cuatro veces más que toda el agua en nuestro planeta.

Durante la formación de la Tierra miles de esos cuerpos fueron atraídos hacia el punto gravitacional terrestre en un Sistema Solar aún en formación, cuando había mucho más material en órbita alrededor de la joven estrella; en su mayoría eran rocas heladas donde toda la humedad se había convertido en hielo endurecido que se vaporizó al caer sobre nuestro planeta, una bola de fuego en continua construcción geológica. La Tierra, convertida en un imán de materiales, atrajo hacia sí muchos de esos cometas que viajaban alrededor del Sol, pero también asteroides que albergaban mucha de esa agua en forma de bloques de hielo inveterados entre las rocas y los sedimentos. Una vez que eran desechos sobre la superficie, el hielo se vaporizaba y el H2O se mezcló con el resto de la atmósfera en formación del planeta. Baste pensar que estamos hablando de miles de millones de años de bombardeo continuo. Una variante de esa teoría asegura que fue el choque con otro planetoide cargado de agua el que hizo un trasvase hídrico al impactar con la Tierra (al menos hay uno registrado, ese misterioso planeta X primigenio que produjo una “mordida” inmensa de material que terminó por conformar la Luna).

Pero… aunque es una teoría plausible y con evidencias de que hay hielo de agua disperso por todo el Universo, no está totalmente confirmada. Por eso los astrónomos y geofísicos siguen buscando indicios de dónde pudo llegar un elemento clave para la vida. Según un estudio de la Universidad de Hokkaido publicado en el pasado mes de julio en Scientific Reports, y dirigido por el investigador Akira Kouchi, da otra respuesta posible: el calentamiento de la materia orgánica interestelar puede producir como efectos derivados grandes cantidades de agua y aceites. Si aplicamos esto podría decirse que determinadas cantidades de compuestos, expuestos a altas temperaturas (o a un foco de radiación lo suficientemente potente), habrían producido agua suficiente que hubiera terminado por llegar a la Tierra. La exogénesis persistiría, pero con otra forma. El equipo de Kouchi llegó a esta conclusión a partir de emulaciones en laboratorio de esa materia orgánica presente en nebulosas interestelares y en muchos sistemas planetarios en formación.

Primero imitaron esos compuestos usando irradiación ultravioleta sobre una mezcla de monóxido de carbono y NH3 para lograr una base parecida a la que existe en esas nubes interestelares. A continuación calentaron la mezcla gradualmente partiendo de 24º y la subieron hasta los 400º centígrados a alta presión en una celda de yunque de diamante para emular las condiciones físicas que habría en esas mismas nubes. Hasta los 100º la base se mantuvo inalterable, para luego entrar en un proceso de separación química hasta los 200º. Cuando alcanzaron los 350º las reacciones químicas de la mezcla crearon gotas de agua, y cuanto más subía la temperatura más agua producían. Finalmente, al alcanzar y superar los 400º también produjeron aceite negro. El líquido acuoso era agua pura, sin mezclas, mientras que el aceite oscuro era un compuesto muy parecido al petróleo que se encuentra en las entrañas de la Tierra.

El equipo concluyó que buena parte de la materia orgánica interestelar más allá de la Línea de Nieve respecto al Sol puede generar agua si es sometida a los procesos físicos básicos. El problema es que para que eso suceda deberían estar cerca del Sol o bien ser sometidos a una intensa presión física o radiactiva (procedente de un planeta) para que se produjera esa reacción química. Y tendría que hacerlo durante largos periodos de tiempo para acumular suficiente, a no ser que el proceso hubiera sido acelerado por algún proceso externo. Esta teoría, además, se compenetraría muy bien con la vigente de la llegada exterior del agua, ya que ambas implicarían que la Tierra no generó el componente por sí misma (algo que sí ocurrió con el oxígeno). Otra opción es que en realidad los materiales primigenios de la Tierra durante la formación del Sistema Solar hubiera albergado enormes cantidades de agua que se escapaban del planeta al no tener aún suficiente presión gravitatoria y una atmósfera muy débil. Sólo cuando el núcleo terrestre se aceleró fue capaz de conservar esa enorme cantidad de agua remanente.

Muy posiblemente la verdad del origen del agua tendrá muchas caras, y es más que probable que todas las teorías (hay al menos cuatro consensuadas) tengan razón y fuera un proceso con varios orígenes que tuvieron como consecuencia que hoy la Tierra parezca una gran bola azul y blanca flotando en la negra inmensidad del espacio.

Teoría del agua “congénita”

Según esta posición, basada en las proporciones de deuterio/hidrógeno del agua que hay en la Tierra, el protoplaneta que era ésta durante la formación ya tenía la mayor parte del agua existente, acumulada en forma de vapor de agua o bloques de hielo. Durante el proceso de creación de la Tierra esa agua se habría licuado y vaporizado, quedando en la superficie del planeta en formación. Es decir, que el agua habría estado siempre ahí, desde el principio, amoldándose a las diferentes fases de formación. Una prueba llegó con el análisis de las rocas lunares traídas por las misiones Apolo: la poca humedad que tienen albergan la misma proporción deuterio/hidrógeno que la Tierra. Esto explicaría por qué hay tanta agua en Ceres, Europa y otros planetas rocosos (incluyendo Marte y quizás Júpiter y Saturno): nuestro Sistema Solar era abundante en agua desde el principio, y ésta se habría adaptado a cada cuerpo. Esta teoría eliminaría los cometas y asteroides del origen, aunque alguno hubiera podido aportar cantidades.

 

Teoría exogénica por cometas y asteroides

Esta opción considera que, aunque es posible que al principio hubiera algunas cantidades de agua originales en la formación planetaria, casi toda el agua actual habría llegado por cometas y cuerpos menores con grandes cantidades de hielo de agua. Muchos de ellos provenientes del Cinturón de Kuiper y de la masa de objetos transneptunianos (es decir, que comparten órbitas con Plutón y más allá). El estudio de los isótopos de deuterio y protio del Hidrógeno presente en el agua de la Tierra apuntan hacia este origen ya que son equivalentes al agua encerrada en los restos no asimilados de esos meteoritos encontrados. Sin embargo, la coincidencia con muchos de los isótopos del hielo de los cometas estudiados hasta ahora por sondas no es tan rotunda y apunta a que la teoría, aunque aporta una explicación muy plausible, podría no ser tan verosímil. Por el contrario, el astrónomo italiano Alessandro Morbidelli apunta a esos protoplanetas repletos de hielo, que habrían formado un cinturón exterior que a medida que ganaban forma y fuerza los planetas rocosos cercanos al Sol, y la propia estrella, se habrían “proyectado” (caído, por así decirlo) hacia la Tierra y aportando el agua. De nuevo el estudio de los restos de meteoritos presentan la misma proporción D/H.

Teoría del enfriamiento planetario y Teoría del vulcanismo extremo

Existen otras dos explicaciones, las cuales provienen de las primeras fases del desarrollo de la Tierra, aunque son divergentes. Durante el transcurso del “eón Hádico”, en el cual el planeta se habría enfriado hasta convertirse en una gran bola de hielo sólida sin apenas zonas no cubiertas (con capas de hielo kilométricas incluso en regiones ecuatoriales); el proceso habría sido tan intenso que la atmósfera se “desgasificó”, es decir, eliminó los gases más volátiles que no permitían que se condensara el agua, estabilizando la propia atmósfera. Cuando el hielo se retiró el planeta ya disponía de enormes océanos.

Por el contrario, la otra teoría implica también algo común en los inicios y en las fases pretéritas: un vulcanismo sin control, tan fuerte que liberó enormes cantidades de agua atrapada en el interior de la Tierra (la presión y la temperatura por encima de los 600º habría propiciado también la combinación de hidrógeno y oxígeno, por lo que entroncaría con la teoría del agua “congénita”) en forma de vapor de agua, hasta el punto de alterar por completo la propia atmósfera terrestre. Una vez que disminuyó la actividad y bajó la temperatura, ese vapor se condensaría en lluvia y nacerían los océanos.