Una familia de cometas reabre el debate sobre el origen del agua en la Tierra

El cometa 46P / Wirtanen el 3 de enero de 2019. Crédito: © Nicolas Biver.

¿De dónde vino el agua de la Tierra? Aunque los cometas, con sus núcleos helados, parecen candidatos ideales, los análisis han demostrado hasta ahora que su agua difiere de la de nuestros océanos. Ahora, sin embargo, un equipo internacional que reúne a investigadores del CNRS en el Laboratorio de Estudios de Radiación y Materia en Astrofísica y Atmósferas (Observatorio de París - PSL / CNRS / Universidad de la Sorbona / Universidad de Cergy-Pontoise) y el Laboratorio de Estudios Espaciales e Instrumentación. En Astrofísica (Observatorio de París - PSL / CNRS / Universidad de Sorbonne / Universidad de París), se ha encontrado que una familia de cometas, los cometas hiperactivos, contiene agua similar al agua terrestre. El estudio, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics. el 20 de mayo de 2019, se basa en particular en las mediciones del cometa 46P / Wirtanen realizadas por SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja de la NASA. 

Según la teoría estándar, se cree que la Tierra se formó a partir de la colisión de pequeños cuerpos celestes conocidos como planetesimales. Dado que tales cuerpos eran pobres en agua, el agua de la Tierra debe haber sido suministrada ya sea por un planetesimal más grande o por una lluvia de objetos más pequeños, como asteroides o cometas. 

Para rastrear la fuente de agua terrestre, los investigadores estudian las relaciones isotópicas (1) y, en particular, la relación en agua de deuterio a hidrógeno, conocida como la relación D / H (el deuterio es una forma más pesada de hidrógeno). Cuando un cometa se acerca al Sol, su hielo se sublima (2), formando una atmósfera de vapor de agua que se puede analizar de forma remota. Sin embargo, las proporciones D / H de los cometas medidos hasta ahora generalmente han sido de dos a tres veces más que la del agua del océano, lo que implica que los cometas solo entregaban alrededor del 10% del agua de la Tierra. 

Cuando el cometa 46P / Wirtanen se acercó a la Tierra en diciembre de 2018, se analizó utilizando el observatorio aerotransportado SOFIA, llevado a bordo de un avión Boeing. Este fue el tercer cometa encontrado que mostraba la misma relación D / H que el agua terrestre. Al igual que los dos cometas anteriores, pertenece a la categoría de cometas hiperactivos que, a medida que se acercan al Sol, liberan más agua de lo que debería permitir el área de superficie de su núcleo. El exceso es producido por partículas ricas en hielo presentes en su atmósfera. 

Intrigados, los investigadores determinaron la fracción activa (es decir, la fracción del área de superficie del núcleo requerida para producir la cantidad de agua presente en su atmósfera) de todos los cometas con una relación D / H conocida. Encontraron que había una correlación inversa entre la fracción activa y la relación D / H del vapor de agua: cuanto más tiende un cometa a la hiperactividad (es decir, una fracción activa que excede de 1), más disminuye su relación D / H y se acerca a de la tierra. 

Los cometas hiperactivos, cuyo vapor de agua se deriva parcialmente de los granos helados expulsados ​​a su atmósfera, tienen una relación D / H similar a la del agua terrestre, a diferencia de los cometas cuyo halo de gas se produce solo por el hielo de superficie. Los investigadores sugieren que las relaciones D / H medidas en la atmósfera de esta última no son necesariamente indicativas del hielo presente en su núcleo. Si esta hipótesis es correcta, el agua en todos los núcleos cometarios puede de hecho ser muy similar al agua terrestre, reabriendo el debate sobre el origen de los océanos de la Tierra. 

Notas de pie: 

(1) La relación isotópica es la relación, dentro de la misma muestra, entre dos isótopos (dos formas con una masa diferente) de un elemento químico. Esto puede ser usado tanto para fechar una muestra como para determinar su fuente. 

(2) La sublimación es la transición directa de un sólido (en este caso, hielo) a un gas (vapor de agua). 

Fuente: CNRS,