Los fragmentos de roca lunar traídos de la superficie lunar por los astronautas de las misiones espaciales Apolo están proporcionando nuevos conocimientos sobre el origen del agua que da vida a nuestro planeta.

La próxima vez que tome un sorbo de agua, tómese un momento para considerar de dónde proviene. Es posible que haya viajado desde un depósito local hasta su grifo, mientras que el agua embotellada puede provenir de manantiales en otro país completamente.

Pero una nueva investigación sugiere que el agua que bebemos y de la que dependemos para mantener la vida aquí en la Tierra puede tener su origen en un lugar mucho más distante:el espacio exterior.

Un nuevo análisis de fragmentos de rocas lunares traídos por los astronautas del Apolo en las décadas de 1960 y 1970 sugiere que gran parte del agua de nuestro planeta fue transportada aquí por asteroides y cometas que chocaron con la Tierra poco después de su formación hace 4.540 millones de años.

La investigación, que utiliza técnicas modernas para observar la composición de los rastros químicos en las rocas, también proporciona nueva evidencia para respaldar las teorías sobre cómo se formó la Luna y cómo llegaron allí los rastros de agua que se encuentran en su superficie.

"La luna es como una cápsula del tiempo, "dijo el profesor Frédéric Moynier, cosmoquímico del Institut de Physique du Globe de Paris, en Francia. "Sus rocas son mucho más antiguas que cualquier otra cosa que podamos encontrar aquí en la Tierra, por lo que contienen mucha información valiosa ".

Sin alterar

La actividad volcánica y el movimiento continuo de las placas tectónicas han destruido todas las rocas más antiguas de la Tierra. El más antiguo que se encuentra aquí, que se encuentran en algunos lugares como Groenlandia, tienen solo 3.800 millones de años.

Las rocas de la luna, sin embargo, se han mantenido prácticamente sin cambios desde que se formó hace 4.510 millones de años. Escondidas dentro de los minerales en las rocas hay pequeñas cantidades de productos químicos como el zinc, potasio, cobre, cromo e incluso agua, que también se encontró que existía en pequeños depósitos congelados en cráteres de impacto de meteoritos en la superficie lunar el año pasado. Estos productos químicos se conocen como volátiles debido a sus puntos de ebullición relativamente bajos. lo que significa que pueden evaporarse de la superficie de un planeta o de la luna.

Al observar las cantidades relativas de diferentes isótopos de estos volátiles en las rocas lunares, Científicos como el profesor Moynier han reunido información sobre la historia temprana de la luna y la comparan con lo que encontramos aquí en la Tierra.

Las proporciones de estos isótopos actúan como una huella digital que se puede utilizar para hacer coincidir la fuente de los materiales que se encuentran en la Tierra y la Luna. Dr. Mahesh Anand, lector de ciencias planetarias en The Open University en el Reino Unido y líder de un proyecto llamado RESOLVE, ha estado utilizando sofisticadas técnicas de espectroscopia para estudiar los isótopos volátiles atrapados dentro de los cristales de un mineral llamado apatita en rocas traídas por las misiones Apolo.

Luego, él y sus colegas los han comparado con las composiciones isotópicas de volátiles aquí en la Tierra, junto con los que se encuentran en asteroides y cometas, que se han obtenido de meteoritos encontrados en la Tierra y misiones espaciales interplanetarias para visitar cometas, como la reciente misión Rosetta de la Agencia Espacial Europea.

Agua

Hace tres años, El Dr. Anand fue parte de un estudio que propuso que el 80-90% del agua en la Tierra y la luna provenía de una fuente similar a un asteroide. "Menos del 10% provino de una fuente similar a un cometa, " él dijo.

El año pasado, él y su equipo publicaron más hallazgos basados ​​en análisis de alta precisión de los isótopos de oxígeno que se encuentran en las rocas de la Tierra y la Luna. Encontraron solo pequeñas diferencias entre las propiedades isotópicas de los dos cuerpos.

"Si el agua hubiera llegado después de la formación de la luna, los dos habrían tenido huellas dactilares isotópicas muy diferentes, ", dijo el Dr. Anand." Sugiere que la Tierra y la Luna recibieron agua al mismo tiempo ".

Esto apunta a un escenario tentador:que un cuerpo pequeño como la luna haya obtenido la misma composición isotópica sugiere que puede haber sido parte del mismo planeta. Apoya las teorías de que un protoplaneta del tamaño de Marte llamado Theia se estrelló contra la Tierra hace poco más de 4.540 millones de años. arrojar una ducha o vapores y escombros, que se condensó para formar nuestra luna.

Si la Tierra y la luna se formaron en este impacto gigante después de que el agua ya hubiera llegado, como sugieren ahora los hallazgos del Dr. Anand y otros equipos, la luna debería haber recibido una parte de esa agua. Minúsculas cantidades de oxígeno e hidrógeno atrapadas dentro de las rocas debajo de la superficie sugieren que una vez hubo más agua en la luna de la que hay ahora. Recientes misiones no tripuladas a la luna han descubierto algunos restos de hielo de agua atrapados en cráteres protegidos alrededor de los polos. pero gran parte de la superficie de la luna ahora está seca.

Entonces, ¿a dónde se fue el agua de la luna?

Aquí es donde entra en juego el trabajo del Prof. Moynier. Él está liderando un proyecto llamado PRISTINE que tiene como objetivo medir los niveles isotópicos de volátiles en la roca lunar para saber qué sucedió con el agua en la luna.

"La diferencia entre los isótopos es el peso, ya que los átomos tienen diferentes números de neutrones en el núcleo, ", dijo el profesor Moynier." Cuando se calientan volátiles como el zinc, potasio y agua, los isótopos se comportan de diferentes formas. Los más ligeros se convertirán en vapor más fácilmente, mientras que los más pesados ​​permanecerán en el residuo ".

Proxies

Al observar la proporción de isótopos pesados ​​y ligeros en más de 40 muestras de rocas Apolo, El profesor Moynier y su equipo han reconstruido parte de la historia del agua y otros volátiles en la luna.

Se han centrado en volátiles sólidos como el zinc y el potasio porque hay concentraciones relativamente más altas de ellos en las rocas lunares que en el agua.

"El agua es tan volátil que hay muy poca en las rocas lunares, lo que hace que sea difícil de detectar en las pequeñas muestras con las que estamos tratando, ", explicó el profesor Moynier." Entonces podemos usar otros volátiles como el zinc, potasio y cobre como sustitutos que pueden decirnos algo sobre lo que le sucedió al agua. Aún así, hay 100 veces menos zinc en las rocas lunares que en la Tierra ".

El profesor Moynier y sus colegas descubrieron que, además de tener mucho menos cromo, zinc y otros volátiles sólidos, los rastros de la Luna tenían diferentes proporciones isotópicas en comparación con la Tierra; los de ellos tenían isótopos mucho más pesados.

"Sugiere que la luna se agotó en estos elementos volátiles por evaporación en algún momento, " él dijo.

Él cree que en lugar de perderse en el impacto gigante que separó la luna de la Tierra en primer lugar, puede haber perdido su agua y otros volátiles algún tiempo después.

Se cree que después de que la luna comenzó a formarse tras el impacto gigante, su superficie permaneció fundida durante varios millones de años. Se cree que este océano de magma es lo que llevó a las áreas claras y oscuras distintivas, o yegua, que son visibles en la superficie de la luna.

"Como la distribución de isótopos depende de la temperatura, podemos usarlo como termómetro para decirnos qué sucedió, ", dijo el profesor Moynier. Él y su equipo han utilizado isótopos de cromo para calibrar lo que estaban viendo en las muestras lunares a la temperatura.

Descubrieron que los volátiles no se perdían a las temperaturas extremadamente altas que se esperarían en un evento como un impacto gigante, pero a temperaturas más bajas de 1, 200 grados C.

Gravedad

"Esto es exactamente lo que se supone que es la temperatura del océano de magma de la luna, ", dijo el profesor Moynier." Lo que vemos es que la luna perdió sus volátiles no durante el impacto gigante en sí, pero tal vez un millón de años después.

"Se evaporaron, pero debido a la gravedad de la Tierra, probablemente luego volvieron a caer sobre la Tierra. Entonces, parte de nuestra agua y otros volátiles provienen de la luna. No mucho, pero algunos."

Pero la historia tampoco termina ahí. Dr. Anand y su colega la Dra. Ana Černok, un geoquímico en The Open University, han estado estudiando el efecto de los impactos de meteoroides en las composiciones isotópicas de volátiles en rocas lunares.

Recopilado de una variedad de sitios durante la misión tripulada Apolo 17 de la NASA a la luna en 1972, las muestras consisten en rocas superficiales, núcleos perforados debajo de la superficie, y material de cráteres de impacto.

Los dos han podido buscar signos de choque en los cristales de apatita que habrían sido causados ​​por impactos de meteoroides. Descubrieron que, si bien algunas de las muestras muestran signos significativos de conmoción, las composiciones isotópicas no se ven afectadas en gran medida.

Esto sugiere que los volátiles como el agua atrapados dentro de estos cristales no se han alterado a pesar del bombardeo de meteoritos en la luna. Otras sustancias como el uranio atrapado dentro de los cristales de apatita junto con el agua también les han permitido datar cuándo se formaron.

Los resultados aún deben publicarse, pero el Dr. Anand dice que están encontrando edades que nunca se han registrado en muestras lunares.

"Todavía estamos tratando de resolverlo por nosotros mismos, pero parece apuntar a un evento único en la historia geológica del sistema Tierra-Luna ".