El cloruro sódico, más conocido como sal de mesa, no es precisamente el tipo de mineral que más cautiva la imaginación de los científicos. Sin embargo, una muestra de un asteroide con diminutos cristales de sal ha entusiasmado a los investigadores del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, ya que estos cristales sólo pueden haberse formado en presencia de agua líquida.

Según el equipo de investigadores, aún más intrigante es el hecho de que la muestra proceda de un asteroide de tipo S, una categoría conocida por carecer mayoritariamente de minerales hidratados, o portadores de agua. El descubrimiento sugiere que una gran población de asteroides que atraviesan el sistema solar podría no ser tan seca como se pensaba. El hallazgo, publicado en Nature Astronomy, da un nuevo impulso a la hipótesis de que la mayor parte, si no toda, el agua de la Tierra podría haber llegado a través de asteroides durante la tumultuosa infancia del planeta.

Tom Zega, autor principal del estudio y profesor de ciencias planetarias en el Laboratorio Lunar y Planetario de la UArizona, y Shaofan Che, autor principal del estudio y becario posdoctoral en el Laboratorio Lunar y Planetario, realizaron un análisis detallado de muestras recogidas del asteroide Itokawa en 2005 por la misión japonesa Hayabusa y traídas a la Tierra en 2010.

El estudio es el primero en demostrar que los cristales de sal se originaron en el cuerpo madre del asteroide, descartando cualquier posibilidad de que se hubieran formado como consecuencia de la contaminación tras la llegada de la muestra a la Tierra, una cuestión que había plagado estudios anteriores que habían hallado cloruro sódico en meteoritos de origen similar.

Impresión artística de la nave espacial japonesa Hayabusa aterrizando en el asteroide Itokawa en 2005. Los investigadores de la UArizona Shaofan Che y Tom Zega analizaron una partícula que la misión Hayabusa trajo a la Tierra en 2010 | foto JAXA

Los granos se parecen exactamente a lo que verías si cogieras sal de mesa en casa y la pusieras bajo un microscopio electrónico, dijo Zega. Son unos cristales bonitos y cuadrados. Fue divertido, también, porque tuvimos muchas conversaciones animadas en reuniones de grupo sobre ellos, porque era tan irreal.

Zega explicó que las muestras representan un tipo de roca extraterrestre conocida como condrita ordinaria. Derivada de los llamados asteroides de tipo S, como Itokawa, este tipo constituye alrededor del 87% de los meteoritos recogidos en la Tierra. Muy pocos de ellos contienen minerales acuíferos.

Durante mucho tiempo se pensó que las condritas ordinarias eran una fuente poco probable de agua en la Tierra, dijo Zega, director de la Instalación de Imágenes y Caracterización de Materiales Kuiper del Laboratorio Lunar y Planetario. Nuestro descubrimiento de cloruro de sodio nos dice que esta población de asteroides podría albergar mucha más agua de la que pensábamos.

Hoy en día, los científicos están de acuerdo en que la Tierra, junto con otros planetas rocosos como Venus y Marte, se formó en la región interior de la agitada y arremolinada nube de gas y polvo alrededor del joven sol, conocida como nebulosa solar, donde las temperaturas eran muy altas, demasiado altas para que el vapor de agua se condensara a partir del gas, según Che.

En el laboratorio, Che y Zega incrustaron la partícula de polvo del asteroide Itokawa en resina epoxídica para prepararla para el corte fino. La escala indica 200 micrómetros, aproximadamente la anchura de dos o tres cabellos humanos colocados uno al lado del otro | foto Shaofan Che y Tom Zega / University of Arizona

En otras palabras, el agua que hay aquí en la Tierra tuvo que llegar desde los confines de la nebulosa solar, donde las temperaturas eran mucho más frías y permitían la existencia de agua, muy probablemente en forma de hielo, explica Che. La hipótesis más probable es que los cometas u otro tipo de asteroides conocidos como asteroides de tipo C, que residían más lejos en la nebulosa solar, emigraron hacia el interior y entregaron su carga acuosa al impactar contra la joven Tierra.

El descubrimiento de que el agua pudo estar presente en las condritas ordinarias y, por tanto, proceder de un lugar mucho más cercano al Sol que sus parientes «más húmedos», tiene implicaciones para cualquier hipótesis que intente explicar la llegada del agua a la Tierra primitiva.

La muestra utilizada en el estudio es una diminuta partícula de polvo de unos 150 micrómetros, o aproximadamente el doble del diámetro de un cabello humano, de la que el equipo cortó una pequeña sección de unas 5 micras de ancho -lo suficientemente grande como para cubrir una sola célula de levadura- para el análisis.

Utilizando diversas técnicas, Che pudo descartar que el cloruro sódico fuera el resultado de la contaminación de fuentes como el sudor humano, el proceso de preparación de la muestra o la exposición a la humedad del laboratorio.

Los investigadores utilizaron un cuchillo de diamante para cortar el epoxi y exponer una sección del interior de la partícula de polvo, vista aquí con un microscopio electrónico | foto Shaofan Che y Tom Zega / Universidad de Arizona

Como la muestra había estado almacenada durante cinco años, el equipo tomó fotos del antes y el después y las comparó. Las fotos mostraron que la distribución de los granos de cloruro sódico en el interior de la muestra no había cambiado, lo que descartaba la posibilidad de que alguno de los granos se hubiera depositado en la muestra durante ese tiempo. Además, Che realizó un experimento de control tratando un conjunto de muestras de roca terrestre igual que la muestra de Itokawa y examinándolas con un microscopio electrónico.

Las muestras terrestres no contenían cloruro sódico, lo que nos convenció de que la sal de nuestra muestra era originaria del asteroide Itokawa, explicó. Descartamos todas las posibles fuentes de contaminación.

Zega explicó que cada día llueven toneladas de materia extraterrestre sobre la Tierra, pero la mayor parte se quema en la atmósfera y nunca llega a la superficie. Se necesita una roca lo suficientemente grande para sobrevivir a la entrada y entregar esa agua, dijo.

Trabajos anteriores dirigidos por el difunto Michael Drake, antiguo director del Laboratorio Lunar y Planetario, propusieron en la década de 1990 un mecanismo por el cual las moléculas de agua del sistema solar primitivo podrían quedar atrapadas en minerales de asteroides e incluso sobrevivir a un impacto en la Tierra.

Aquellos estudios sugieren que varios océanos de agua podrían llegar sólo por este mecanismo, dijo Zega. Si ahora resulta que los asteroides más comunes pueden ser mucho más ‘húmedos’ de lo que pensábamos, eso hará que la hipótesis de la entrega de agua por asteroides sea aún más plausible.

Itokawa es un asteroide cercano a la Tierra con forma de cacahuete de unos 610 metros de largo y 230 de diámetro, y se cree que se desprendió de un cuerpo madre mucho mayor. Según Che y Zega, es concebible que allí se acumulara agua helada y cloruro de hidrógeno congelado, y que la desintegración natural de elementos radiactivos y el frecuente bombardeo de meteoritos durante los primeros tiempos del sistema solar proporcionaran suficiente calor para mantener procesos hidrotermales con agua líquida. En última instancia, el cuerpo madre habría sucumbido al bombardeo y se habría roto en fragmentos más pequeños, dando lugar a la formación de Itokawa.

Una vez que estos ingredientes se unen para formar asteroides, existe la posibilidad de que se forme agua líquida, explica Zega. Y una vez que se forman líquidos, se puede pensar en ellos como ocupando cavidades en el asteroide, y potencialmente hacer química del agua.

Sin embargo, las pruebas que apuntan a que los cristales de sal de la muestra de Itokawa están ahí desde el principio del sistema solar no terminan aquí. Los investigadores hallaron una veta de plagioclasa, un mineral de silicato rico en sodio, que atraviesa la muestra, enriquecida con cloruro sódico.

Cuando vemos este tipo de vetas de alteración en muestras terrestres, sabemos que se formaron por alteración acuosa, lo que significa que debe haber agua implicada, explica Che. El hecho de que veamos esa textura asociada al sodio y al cloro es otra prueba contundente de que esto ocurrió en el asteroide cuando el agua atravesaba este silicato con sodio.

Fuentes

University of Arizona | Che, S., Zega, T.J. Hydrothermal fluid activity on asteroid Itokawa. Nat Astron (2023). doi.org/10.1038/s41550-023-02012-x

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