El nacimiento del agua

Antes que los planetas. Aún antes que el Sol y las estrellas. Cuando el Sistema Solar era apenas un sueño de rocas gravitando a la deriva, ya había agua. Millones de moléculas en medio de nubes interestelares. En estos nimbos siderales donde se forman las estrellas y los planetas, la energía de los rayos cósmicos bombardea las moléculas simples y las “obliga” a unirse en otras cada vez más complejas. Así, a temperaturas de -260ºC, nacen moléculas de agua helada. Y en esos cristales seminales está el origen del Sistema Solar tal y como lo conocemos.

Esta es la historia de los científicos que intentan encontrar la primera gota, el Big Bang del agua.

Había una vez unos cazadores. Al igual que otros tramperos, estos perseguían una presa, pero esta era la más elusiva de todas y se les escurría entre las manos. Mientras el común de los ojeadores rastrea las huellas hasta dar con su trofeo, estos cazadores recorren el camino inverso, buscando rastros cada vez más sutiles, marcas cada vez más efímeras para encontrar el germen. La semilla de todo. Y lo increíble es que un día la encontraron.

El cometa de la misión Rosetta ‘suda’ dos vasos de agua por segundo

Adam Sarafian es uno de estos cazadores, aunque su cargo oficial es el de geoquímico del Instituto Oceanográfico de Woods Hole, en Estados Unidos. Sarafian analizó la composición química de diferentes fuentes de agua de nuestro planeta y encontró deuterio (un isótopo del hidrógeno) en grandes cantidades. Tan grandes que era imposible que la radiación solar las hubiera provocado, lo que le hizo pensar que el agua debía ser anterior a nuestro Sol y que la causa debía ser algún otro evento estelar. Para confirmarlo, se unió a una partida de otros rastreadores de agua, científicos de la Universidad de Washington, y simularon las primeras etapas del Sistema Solar. El resultado fue que, según las temperaturas y las condiciones de radiación de aquel momento, sería imposible que nuestra estrella hubiera generado tanto deuterio. Sarafian estima que entre el 7 y el 50% del agua de nuestro planeta es más vieja que el Sol. “La respuesta a una de las preguntas básicas sobre el universo”, nos señala Sarafian en una entrevista telefónica, “es que nuestros océanos siempre formaron parte del planeta. No surgieron como parte de un proceso posterior, como previamente creíamos”.

[image id=»66979″ data-caption=»Sudor fríoLa misión Rosetta, que está estudiando el cometa 67P, pretende conocer el modo en que las moléculas de agua se conservan intactas en entornos extremos. Antes de aterrizar, por ejemplo, descubrió que, aun a 583 millones de kilómetros del Sol, el cometa suda 300 ml de agua por segundo.» share=»true» expand=»true» size=»S»]

Los cazadores pueden datar el Big Bang del agua en nuestro Sistema Solar estudiando nubes interestelares, los surtidores del agua universal, por así decirlo. Y uno de ellos es José Cernicharo, profesor de investigación del CSIC. “El agua”, asegura Cernicharo, “desempeña un papel importante en el calentamiento y enfriamiento de la región donde se forma una nube interestelar”. En ese entorno, las moléculas se “suben a bordo” de motas de polvo, que “protegen el agua de la radiación ultravioleta”, añade Cernicharo. “La mayor parte de este polvo tuvo su origen en estrellas gigantes rojas. Nosotros simulamos eso en cámaras especiales, para ver su origen en esas zonas. Vemos cómo se forman las motas de polvo que son los vehículos del agua. La superficie de los granos permite que se creen otras reacciones químicas más complejas. Aun a temperaturas tan bajas como los -260ºC que hay en ese entorno.”

Cuando diluvia en una nube interestelar

La mayor sorpresa para los científicos, de todos modos, no es que gran parte del agua de nuestro planeta sea anterior al Sol, sino la enorme cantidad de agua que hay en las nubes interestelares. El observatorio espacial Herschel, por ejemplo, ha detectado en la constelación de Tauro una cantidad de vapor de agua suficiente para llenar 2.000 veces los mares terrestres. Y aun así, esto es apenas una gota. “En una región de formación de estrellas de baja masa”, añade Cernicharo, “puede haber una molécula de agua por cada 10.000 de hidrógeno molecular, que es la más abundante. Si tenemos en cuenta que estas nubes pueden tener un millón de veces la masa del Sol y que este tiene más de 300.000 veces la masa de nuestro planeta, resulta que allí puede haber millones de veces la masa de la Tierra en forma de vapor de agua”. Así, cuanto más tiempo de formación tenga una nube interestelar, más agua tendrá. Y esta es la segunda sorpresa con la que se encontraron los cazadores.

4.400 millones de años es la edad del agua en el Sistema Sola

De acuerdo con Sarafian: “La cantidad de agua en una nube interestelar resulta ser muy importante en la formación planetaria. Cuando se forma un planeta, las altas temperaturas derriten las rocas, y el hierro presente en ellas se funde y forma el núcleo. La temperatura a la que esto ocurre dependerá de la cantidad de agua: si hay más, habrá más hierro en el núcleo. ¿Por qué es importante esto? Porque cuanto más hierro tenga el núcleo, más activo será el planeta geológicamente y más rica será la vida”.

Receta para encontrar vida extraterrestre

[image id=»66980″ data-caption=»La roca madre En julio del año 2000, en el lago Tagish de Canadá cayó este meteorito. Es el objeto más viejo del planeta: 4.500 millones de años. En su interior había aminoácidos.» share=»true» expand=»true» size=»S»]

De pronto, la edad del agua en nuestro planeta deja de ser importante. Y lo que resulta fundamental es la cantidad y la ubicación; conocer ambos factores permite identificar los planetas con posibilidades de albergar vida. Conel Alexander, colega de cacería de Sarafian en el departamento de Magnetismo Terrestre del Instituto Carnegie de Washington (EEUU), explica que: “Si el agua en los inicios del Sistema Solar provenía principalmente del hielo del espacio interestelar, entonces es probable que una cubierta de hielo similar –junto con la materia orgánica prebiótica que contiene– sea abundante en la mayoría de las regiones donde se forman las estrellas. Eso presupone que se debería encontrar en todos los sistemas planetarios jóvenes abundante materia orgánica helada interestelar”.

A la caza y captura de la primera lluvia

Los rastreadores de agua utilizan diferentes técnicas para hallarla en el espacio. “Primero debemos salir de la atmósfera terrestre”, explica Cernicharo, “plagada de moléculas de agua. Enviamos robots y sondas, como la Rosetta, y las estudiamos con telescopios de infrarrojos y espectroscopía”. Los elementos y las moléculas que los componen tienen una huella única cuando son atravesados por una onda; como, por ejemplo, la luz. Los cazadores no pueden buscar agua sin más, pero con estas tecnologías detectan sus huellas.

Hasta el 50% del agua de nuestro planeta nació antes que el Sol y podría ser la responsable de que la Tierra albergue vida

El universo está creando agua constantemente, pero también destruyéndola. Por ejemplo, con los fotones. Es un equilibrio sutil, similar al que existe entre materia y antimateria. Por eso, si las motas de polvo que estudia Cernicharo no disfrutan la buena fortuna de congregarse en cuerpos planetarios, tienen dos alternativas: pueden morir o convertirse en viajeras espaciales a bordo de un cometa o de un asteroide y visitar diferentes planetas.

Mientras las moléculas de agua que contribuyen a formar un planeta aportan todas ellas una química similar, las que sobreviven a bordo de cometas van recolectando en su periplo nuevas moléculas, souvenirs siderales fundamentales. La combinación de ambas tiene un efecto sustancial en la futura biología planetaria. Así como el agua que forma parte del planeta desde el inicio permite la vida, la que viene de cometas la enriquece. Y esta última es justamente la lluvia que ahora busca Sarafian: la primera gota extraterrestre, por decirlo de algún modo.

¿Encontramos la sopa de Darwin?

[image id=»66981″ data-caption=»El agua se encontró en las fisuras de rocas graníticas en una mina de cobre.» share=»true» expand=»true» size=»S»]

Este geoquímico estudió rocas para descubrir y datar el agua que cayó en nuestro planeta a bordo de cometas, y fechó el “rocío estelar” más antiguo apenas unos 14 millones de años después de que surgiera la Tierra. Pero ahora va a por más. “Quiero ver si encuentro agua que haya llegado al planeta 2 millones de años después de que este naciera. La intención es analizar rocas para saber de dónde llegó y en qué cantidades”. Y estas gotas primigenias aún se pueden beber.

La geoquímica canadiense Barbara Sherwood probó el agua más antigua. Es mucho más salada que la del mar, de color anaranjado y tiene consistencia viscosa

La geoquímica Barbara Sherwood Lollar, de la Universidad de Toronto, es también una cazadora de aguas primordiales. A veces, parte del agua que contribuyó a la formación del planeta se acumula en pozos ocultos bajo toneladas de roca durante miles de millones de años. La minería socava esos secretos al horadar túneles en las entrañas de la tierra, y rastreadores como Sherwood los analizan. En las minas de Kidd Creek, en Ontario, a 1,7 kilómetros de profundidad, se han encontrado fosas con agua de 2.600 millones de años de antigüedad. Un cambio sustancial, teniendo en cuenta que hasta este hallazgo, el caldo más antiguo, proveniente de una mina de oro en Sudáfrica, no llegaba a los cien millones de años.

Sherwood aclara por teléfono a Quo que: “Tuvimos suerte. Antiguamente, Kidd Creek formaba parte de un suelo oceánico. El agua se fue filtrando de roca en roca hasta quedar atrapada. Eso permitió que se conservara un líquido tan antiguo. Esta agua es muy similar a aquella en la cual se podría haber originado la vida en nuestro planeta. Analizarla es lo más cerca que hemos estado de embotellar la sopa primordial de la cual habla Darwin. Y al mismo tiempo muestra que aún hay sitios en la Tierra que no han sido invadidos por la vida”. Para medir la edad del agua, Sherwood utiliza una técnica similar a la de Sarafian. “Cuanto más tiempo pasa un fluido en la Tierra”, explica Sherwood desde Canadá, “más interacciona con las rocas creando isotopos. Medir estos es lo que nos permite datar el agua”.

En las nubes interestelares, donde nacen las estrellas, puede haber tanta agua como para llenar los océanos terrestres 33 millones de veces

Al igual que cada átomo de tu cuerpo nació en las estrellas, que fueron fusionando hidrógeno, helio, oxígeno, carbono y calcio, entre decenas de otros para construir tu anatomía, del mismo modo que los átomos de tu mano izquierda surgieron de la explosión de una supernova y los de la derecha podrían haber nacido en otro lugar del cosmos, y que jamás estarías leyendo esto si no hubieran estallado miles de soles, muchas de las moléculas de tu cuerpo, sobre todo aquellas que componen el 70% líquido de ti, son más antiguas que el Sol.

“Esa agua sabe horrible”

La geoquímica Barbara Sherwood Lollar, de la Universidad de Toronto, Canadá, le cuenta a Quo que realizó análisis en el agua encontrada en la mina de Kidd Creek: “La encontramos a casi dos kilómetros de profundidad y data de hace 2.600 millones de años”. Y aunque no deja que sus alumnos lo hagan, ella sí probó su sabor. “Es más viscosa que el agua del grifo”, explica Sherwood. “Y tiene la consistencia del sirope diluido. Cuando sale entre las rocas no tiene color, pero al entrar en contacto con el oxígeno, se vuelve de un tono anaranjado, debido principalmente al hierro en su interior. Tengo que admitir que la probé varias veces… y es horrible. Mucho más salada que el agua de mar”. Y no es extraño: la región forma parte de un antiguo lecho oceánico.

Juan Scaliter