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“¿Dónde se originó el oxígeno para formar el agua? Pues, de las estrellas”, aseguró Silvia Torres Castilleja, del Instituto de Astronomía de la UNAM, en la mesa El origen cósmico del agua, como parte del IX Encuentro Libertad por el Saber: Agua y Vida, que organiza El Colegio Nacional. La científica mexicana reconoció que de las nubes que se formaron después de la explosión del Big Band surgieron las estrellas que arrojaron oxígeno y los demás elementos como el helio y el hidrogeno.
La astrónoma señaló que, en el interior de las estrellas, en la parte más central, ocurren reacciones nucleares que pueden ser de dos tipos, la primera, es cuando se rompen los átomos mayores por bombardeo de neutrones y es lo que lleva a la bomba atómica; y la segunda, es por la fusión de dos elementos ligeros que se hacen elementos más pesados. Eso es lo que ocurre en el interior del Sol, y en todas las estrellas, es lo que las alimenta y es la energía que se recibe en la Tierra.
“Sabemos que las estrellas están hechas de distinta masa y siguen distinto camino. Empiezan todas a partir de nubes de gas, que produce una estrella promedio como el Sol, hasta generar una estrella gigante roja, después se romperá en dos secciones, la parte central se hará muy compacta y la parte externa saldrá hacia el espacio y se convertirá finalmente en una enana blanca. También hay estrellas que comienzan con una nube de gas y en su interior habrá una transformación mucho más rica, se volverán una gigante roja y cuando exploten terminarán como una super nova que al final llegará a ser un hoyo negro”.
De acuerdo con la científica, el Sol tiene 4 mil 500 millones de años en su estado actual, y de aquí a 5 mil millones de años, posiblemente termine como una nebulosa planetaria. “Una estrella como de 20 masas solares, al transformar sus elementos ligeros en elementos pesados, va a terminar con lo que llamamos una estructura de cebolla, son capas concéntricas, en el núcleo tiene hierro, hacia el exterior silicio, oxígeno, neón, carbono, helio e hidrógeno”. Cuando llega a esa situación, la estrella entra en crisis, ya no puede seguir transformándose en elementos más pesados y es cuando se desploma y se convierte en una explosión de supernova.
“Con la luz que vemos al desbaratarse la estrella, identificamos que hay hidrógeno, oxígeno y azufre, principalmente, eso quiere decir que el planeta está emitiendo oxígeno nuevo en el interior de la estrella”. Fue gracias a este proceso que el oxígeno llegó a la Tierra y permitió la formación de agua, concluyó Torres Calleja.
En la sesión, coordinada por Antonio Lazcano Araujo, miembro de El Colegio Nacional, también participaron los colegiados Susana Lizano y Luis Felipe Rodríguez Jorge, quien se refirió al agua en las estrellas. Sostuvo que, a los 300 millones de años del inicio del universo, surgió la formación de las primeras estrellas. “Los elementos químicos necesarios para la vida, como el carbono y los oxígenos se crearon en el interior de éstas y de las siguientes generaciones de estrellas”.
Explicó que el material procesado en el interior de estos objetos cósmicos es devuelto al medio interestelar cuando éstos llegan al final de sus vidas. “Si revisamos la composición química del universo actual, sigue siendo básicamente hidrógeno y helio, por cada cien mil átomos, hay 92 mil 700 de hidrógenos y 7 mil 200 son Helio, pero hay una pizca de otros elementos que a la larga va a desembocar en la vida, como el oxígeno, que tiene 50, el nitrógeno que tiene 15, el carbono que cuenta con 8 y el fierro con 1.4”.
En palabras de Rodríguez Jorge, con estos datos parece fácil la formación del agua; sin embargo, no es así. “Cuando se juntan dos partículas de hidrógeno se produce tanta energía que se vuelve a separar, por lo tanto, necesita algo que absorba esa energía para evitar que se rompa la molécula, aquí entra un elemento especial que le llamamos polvo, partículas sólidas que se parece a las moléculas que se acumulan en las alfombras, que permiten que dos átomos de hidrógeno junten y den origen al agua”.
“En el espacio interestelar prácticamente no hay presión, lo que ocurre es que pasamos de hielo a vapor sin pasar al agua líquida. Por lo tanto, no se podía dar la vida, porque requiere de agua líquida”, finalizó el astrónomo mexicano.
Por su parte, la colegiada Susana Lizano apuntó que los planetas se originan en los discos protoplanetarios que se forman alrededor de las estrellas cuando nacen. Estos discos están compuestos de 99% de gas y 1% de polvo. “El polvo es necesario para la formación de los planetas. Los discos tienen agua en forma de hielo y vapor, porque no hay suficiente presión para tener agua líquida”.
“Nuestro sistema solar tiene una zona que llamamos habitable, se trata de la ubicación de los primeros cuatro planetas que podrían tener agua líquida y, por lo tanto, vida; sin embargo, Venus es muy caliente, es como un horno, tiene un efecto invernadero muy fuerte que no permite que haya agua en la superficie; la Tierra es muy afortunada y tiene agua en la superficie, mientras que Marte parece que tuvo agua en el pasado. Estar en la zona habitable no quiere decir que los planetas tienen agua líquida”.
La astrónoma mexicana señaló que los planetas se forman en discos ricos en agua y moléculas orgánicas. Y es por eso por lo que, a partir de la densidad de los exoplanetas, se puede inferir si tienen agua. “Los exoplanetas pueden tener océanos superficiales o internos, incluso hay exoplanetas con océanos profundos que pueden tener mucha más agua que la Tierra”.
En relación con los cometas y los asteroides, Lizano comentó que estos objetos en el sistema solar tienen hielos que se evaporan, que son volátiles y que indican que la nebulosa solar primitiva era rica en H2O y moléculas orgánicas complejas. “Los asteroides también tienen agua. Esta podría usarse para suplir necesidades humanas en la exploración espacial. Los cometas y asteroides pudieron traer agua y otras moléculas orgánicas en la Tierra. Moléculas en cometas pueden sobrevivir al impacto”.
¿De dónde salió el agua de nuestro planeta?
Antonio Lazcano expuso que la historia temprana del sistema solar se caracterizó por un proceso tremendo de colisiones que incluyeron a la Tierra. “El problema es que la Tierra es un planeta geológicamente muy activo, tenemos abducción de placas, erosión eólica, vulcanismo, erosión biológica y acuosa y, eso, ha borrado las huellas de las rocas más antiguas”.
“Por ahí de los años 90, participé con un grupo de científicos; calentamos meteoritos en un horno, para ver qué proporción de agua y otros gases arrojaban. Encontramos que el gas más abundante era el vapor de agua. Estuve asociado en un grupo de la Nasa cerca de San Francisco, nos dimos cuenta de que los riesgos de contaminación eran tan grandes que preferimos no publicar los resultados. Pero teníamos evidencia de que, calentando meteoritos pétreos, podría salir agua en estado gaseoso, lo cual explicaba, por lo menos en parte, la presencia de agua en la Tierra”.
De acuerdo con el biólogo mexicano, lo anterior plantea que, al irse formando la Tierra primitiva con este material, que incluía los meteoritos pétreos, se acumuló agua que posteriormente se acumularía al planeta. De ahí que se proponga que una buena parte del agua, de los volátiles que se observan en la Tierra, podrían haber llegado de los cometas. “El debate sigue abierto hasta ahora, por conocer qué tanto contribuyeron los cometas o los meteoritos, a la acumulación de agua en el planeta”.
“Una vez que el agua está en la Tierra, evidentemente, el planeta se calienta, tiene actividad geológica. El gas más abundante en una erupción volcánica es el vapor de agua, lo cual significa que el agua que debió haber estado en la superficie terrestre sale en forma de vapor, se condensa y forma los planetas. Estamos devolviendo al universo, si lo quieren ver así, con la fotosíntesis, el oxígeno libre que en algún momento reaccionó en el medio interestelar para formar moléculas oxidadas”.
El colegiado puntualizó que el oxígeno libre se fue acumulando en la Tierra a manera de que, al principio, el planeta tenía una atmósfera reductora, pero había vapor de agua y había océanos. “Con toda la certeza se sabe qué hace 3 mil 800 millones de años ya había océanos en la tierra primitiva, porque el agua líquida siguió persistiendo. Se logró acumular así una atmósfera que tiene el 21% de oxígenos y un planeta en el que siguen existiendo los mares”.
“Si no hubiera existido el agua líquida, sino hubieran chocado meteoritos en el planeta, si no hubiéramos tenido esta descomposición del agua en oxígeno, no tendríamos organismos como los animales, como las plantas o como los hongos. En estricto sentido, sí, estamos hechos de lo mismo del universo, pero la historia de nuestra genealogía química es un poco más sofisticada, implica una interacción extraordinariamente rica entre el medio astronómico, las condiciones de la geoquímica de la tierra primitiva y la aparición de la vida”, concluyó Lazcano.
El IX Encuentro Libertad: Agua y vida, y coordinado por los colegiados Leonardo López Luján, Alejandro Frank, Antonio Lazcano y Felipe Leal, se llevó a cabo del 4 al 10 de noviembre en la sede de El Colegio Nacional, Donceles 104, colonia Centro Histórico de la Ciudad de México. La mesa El origen cósmico del agua se encuentra disponible en el Canal de YouTube de la institución: elcolegionacionalmx.