Recientes experimentos de laboratorio han revelado una posibilidad sorprendente: algunos planetas podrían generar su propia agua, en lugar de adquirirla de fuentes externas como cometas o asteroides. Este descubrimiento altera significativamente nuestra comprensión de cómo se forman los exoplanetas ricos en agua y plantea nuevas preguntas sobre el potencial de vida más allá de la Tierra.
Simulando condiciones planetarias extremas
Los investigadores simularon con éxito las condiciones extremas que se encuentran dentro de ciertos exoplanetas sometiendo olivino (un mineral común en el interior de los planetas) a rayos láser de alta energía en presencia de gas hidrógeno. Este proceso despoja eficazmente al mineral de sus átomos de oxígeno, lo que permite que el oxígeno reaccione con el hidrógeno y posteriormente produzca agua. El equipo publicó sus hallazgos el 29 de octubre en Nature.
Exoplanetas ricos en agua: un misterio de larga data
La existencia de numerosos exoplanetas, que varían en tamaño y masa entre la Tierra y Neptuno, ha desconcertado a los científicos. Muchos de estos planetas orbitan notablemente cerca de sus estrellas anfitrionas, mucho más cerca de lo que la Tierra orbita alrededor del Sol. Sus densidades indican que poseen interiores rocosos y una capa sustancial de agua o hidrógeno. Sin embargo, aún no está claro cómo estos planetas pudieron acumular tanta agua.
La línea de la nieve y las teorías tradicionales
Nuestro sistema solar proporciona un claro ejemplo de la “línea de nieve”, un límite más allá del cual el agua abunda debido a las temperaturas más frías. Dentro de la línea de nieve, como se ve en Venus, el agua tiende a vaporizarse. Los planetas más allá de la línea de nieve, como Saturno y Neptuno, son ricos tanto en agua como en gas. Al principio, los astrofísicos creían que los exoplanetas acuosos tenían que formarse lejos de sus estrellas y luego migrar hacia el interior. Sin embargo, la nueva investigación sugiere que el agua se puede producir localmente en las condiciones adecuadas mediante reacciones químicas.
Recrear entornos extremos: un desafío de diamantes
Replicar estas condiciones extremas resultó un desafío. Los científicos emplearon una “célula de yunque de diamante” (un recipiente diminuto) para alcanzar la temperatura y presión requeridas. Sin embargo, las moléculas de hidrógeno calentadas se infiltraron en la estructura del diamante, provocando que se rompiera. Para superar este obstáculo, los investigadores pasaron a utilizar láseres pulsados, calentando la muestra durante períodos muy cortos.
“Aun así rompí muchos diamantes”, admite Harrison Horn, científico planetario del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
Abundancia de agua inesperada
Cuando el experimento tuvo éxito, los científicos quedaron sorprendidos por la gran cantidad de agua producida. “No quedaba ninguna roca. Todo lo que tenía era metal y agua”, dijo Horn. El geofísico Dan Shim de la Universidad Estatal de Arizona añadió: “Estamos hablando de mucha agua, como miles de veces más agua de lo que se espera para la Tierra si se tiene una atmósfera gruesa de hidrógeno”. Sorprendentemente, alrededor del 18 por ciento de la masa inicial se transformó en agua.
La zona límite: donde se forma el agua
Los investigadores creen que este proceso de generación de agua ocurre en el límite entre el interior rocoso de un planeta y su atmósfera rica en hidrógeno, donde las altas presiones y temperaturas pueden impulsar la reacción. Los mundos resultantes podrían ser vastos mundos oceánicos, de dos a cinco veces el tamaño de la Tierra y cubiertos por profundos océanos líquidos, o mundos “hycean”, aquellos con un vasto océano cubierto por una gruesa capa de hidrógeno.
Un continuo de mundos
Los hallazgos sugieren que estos tipos de mundos representan puntos de un continuo en lugar de categorías distintas. “Están relacionados, como primos”, explicó Shim. Que un planeta se convierta en un mundo oceánico o en un mundo hyceano probablemente dependa de factores como la proximidad a su estrella, el tamaño y la composición inicial.
Implicaciones para la habitabilidad
El estudio apoya el debate en curso sobre la habitabilidad de los mundos hycean. Si bien una investigación reciente sugirió que gran parte del agua podría quedar atrapada en sus mantos, dejando la superficie seca, este nuevo estudio aumenta la probabilidad de que haya abundante agua superficial. “Quizá sean buenas noticias para la vida en esos planetas”, afirma Remo Burn, astrofísico del Observatorio de la Costa Azul.
El agua antigua de la Tierra: un posible origen
Estos hallazgos también proporcionan información sobre el origen del agua de la Tierra. Si bien las condiciones extremas necesarias para esta reacción no existen hoy en la Tierra, es posible que hayan estado presentes durante su formación. Una Tierra primitiva con una espesa atmósfera de hidrógeno podría haber facilitado reacciones similares de formación de agua.
La evidencia de diamantes antiguos de las profundidades de la Tierra, que contienen diminutas vesículas de agua con una firma química única, respalda esta hipótesis, sugiriendo dos depósitos de agua distintos en la Tierra: uno primitivo formado a través de reacciones químicas tempranas y un componente posterior liberado por cometas y asteroides ricos en agua.
