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Cómo Júpiter y la Luna afectan nuestras vidas | Ciencia y Tecnología

La luna oscurece a Júpiter en esta imagen tomada en los Estados Unidos en 2004.Jimmy Westlake,

Las propiedades isotópicas del compuesto se pueden utilizar para estudiar su origen y evolución, y podemos aplicar esta técnica para estudiar el origen del agua en la Tierra. Entonces, ¿qué sabemos sobre el agua en nuestro planeta? En primer lugar, no hay otro lugar excepto la Tierra. en el sistema solar O más allá de eso sabemos con certeza que contiene agua líquida.

Sabemos que hay nieve hecha de agua en la Luna y en Europa y Encelado (las lunas de Júpiter y Saturno, respectivamente), o en cometas como 67P/Churyamov-Gerasimenko. También sabemos de la presencia de vapor de agua en los frígidos volcanes de estas lunas y en el medio interestelar, especialmente cerca de las regiones donde se están formando estrellas. Entonces, ¿todas estas aguas son iguales? ¿Tienen la misma composición isotópica?

Da la casualidad de que hay una paradoja en el origen agua en la tierra. El entorno en el que se originaron el Sol y la Tierra era bastante seco, a pesar de que el agua es uno de los compuestos más abundantes en las regiones de formación estelar donde evolucionaron el Sol y la Tierra. De hecho, según modelos científicos, los planetas rocosos como la Tierra aparecieron en una región del Sistema Solar cercana al Sol. Aquí, la alta temperatura impidió la formación de un tipo de atmósfera donde el agua podría evolucionar más allá del estado gaseoso. De esta forma, la formación de agua escapó a la fuerza gravitatoria del planeta.

La presencia de carbono, la otra base de la vida en la Tierra, también encierra una paradoja. El carbono es el cuarto elemento más abundante en el universo después del hidrógeno, el helio y el oxígeno y el segundo elemento más abundante en nuestro cuerpo (alrededor del 20% de nuestra masa corporal es carbono). Sin embargo, el carbono es diez veces menos abundante en la Tierra que en el universo como un todo.

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Sin embargo, ¿cuál es la importancia del carbono aquí?

Pues bien, una pequeña parte (alrededor del 5%) de los meteoritos que llegan hoy a nuestro planeta tienen un alto contenido de carbono. Se llaman condritas carbonáceas y, curiosamente, también contienen cantidades significativas de agua. Esto significa que debió formarse en regiones alejadas del sol, más allá de lo que se conoce como la ‘línea de congelación’, donde las temperaturas ya estaban muy por debajo de lo que, en el sistema solar primitivo, permitía la formación de hielo de agua, metano o amoníaco. . Esta es una de las razones por las que se supone que el agua llegó a la Tierra al bombardear estos meteoritos durante un período en el que la Tierra ya se había enfriado desde su formación.

De hecho, otra pregunta es cuándo llegó el agua. Hay evidencia de que existió en nuestro planeta hace 4.400 millones de años, poco más de 100 millones de años después de su formación, cuando la temperatura de la superficie de nuestro planeta era lo suficientemente baja como para que el agua se congelara. Esta evidencia se basa en el estudio de determinados minerales como el circón, que aguanta bien los cambios geológicos y el trabajo de la atmósfera, dándonos información sobre los orígenes pero no tanto sobre la evolución del agua en la Tierra.

Estudiar la «abundancia isotópica» de agua en las condritas carbonáceas, al menos en aquellas tan antiguas como el propio sistema solar, arroja resultados muy similares a los del agua de la Tierra. En particular, se suele estudiar la cantidad de deuterio frente a protio, ya que la relación de estos isótopos con el agua de la Tierra es bastante similar para las condritas cercanas a Júpiter, algunas del asteroide Vesta. más lejos (por ejemplo, en los cometas de los confines exteriores para el sistema solar), la abundancia de deuterio es mucho mayor, y se da en lo que se conoce como nube de Oort.

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Entonces, ¿qué tienen que ver Júpiter y la Luna con toda la historia del agua en la Tierra? En el caso de Júpiter, su efecto sobre la materia proviene de su intensa influencia gravitatoria en el sistema solar, que mueve las órbitas de muchos asteroides. Algunos modelos evolutivos sugieren que en algún momento de la historia del sistema solar, es posible que Júpiter no haya tenido la misma órbita que tiene hoy; en cambio, pudo haber estado más cerca del sol antes de migrar hacia su posición actual. Este viaje de Júpiter habría tenido que barrer objetos en el camino, que a su vez podrían haber sido lanzados en masa a órbitas internas más cercanas al Sol, llegando así a la Tierra. Esto se conoce como el «bombardeo masivo tardío», evidenciado, por ejemplo, por la concentración de impactos de meteoritos en la Luna hace unos 3.900 millones de años.

Aquí es donde entra en juego el papel de la luna. Para entender esto, debemos volver al estudio de los isótopos, pero esta vez estamos hablando del molibdeno, que es un elemento muy raro. El molibdeno es un metal con 42 protones (en comparación, el hierro tiene 26) y docenas de isótopos. Resulta que la abundancia relativa de estos isótopos en la Tierra se encuentra en medio de las abundancias observadas de condritas carbonáceas y condritas de los confines distantes del Sistema Solar.

Teniendo en cuenta que el molibdeno es más denso que el hierro (un pequeño cubo de metal de un centímetro pesa 10 gramos, frente a siete gramos si fuera hierro y un gramo si fuera agua), y que la mayor parte del hierro de nuestro planeta es intrínseco, no sería de extrañar La creencia de que el molibdeno que llegó a la tierra al comienzo de su historia se ha hundido en el corazón de la tierra. El molibdeno superficial, en la corteza o manto superior, podría tener un origen más reciente, y su composición isotópica indica regiones donde hay mucho carbono y agua. El momento vincula la llegada de molibdeno y agua con el efecto de Theia, el protoplaneta que provocó la formación de la Luna después de que colisionara con la Tierra hace 4.500 millones de años, mezclando gran parte de su material con el manto terrestre. Según estos ‘estudios molibdenos’, Theia sería un planeta que no procede de la región de los planetas rocosos, sino de la región de los planetas gaseosos (Júpiter, Saturno) y/o helados (Urano, Neptuno), que están llenos con agua.

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Por lo tanto, si bien la evidencia no es concluyente, es posible que la catástrofe planetaria provocada por Theia, con la consiguiente formación de la Luna, posiblemente mediada por Júpiter, haya tenido una influencia principal en el surgimiento de la vida por varias razones, entre ellas la representación de la mayor parte de el agua presente hoy en la Tierra, nuestro planeta.

Así, cuando tengamos sed, consideremos que nuestra vida puede estar más relacionada con las estrellas de lo que pensamos, y que además de polvo de estrellas, somos producto de una lucha de gigantes.