El agua es necesaria para sustentar la "vida", al menos la forma particular de vida que conocemos. El origen del agua de la Tierra aún se debate, pero hay indicios de que la mayor parte se entregó, más tarde después de la creación de Earth Wiki . Ahora se ha establecido que otros planetas de nuestro sistema solar albergan agua, en al menos uno de sus tres estados (sólido, líquido, vapor). Entonces, la Tierra puede no ser el primer planeta del sistema solar en tener agua líquida. Comparando la edad del Sol con la edad del Universo, existe una fuerte sospecha de que el agua líquida pudo existir en los exoplanetas mucho antes de que se formara el Sol.
Tengo curiosidad en cuanto a: ¿en qué período de tiempo es probable que hayan existido los primeros planetas con agua líquida, y cómo se establece científicamente/hipotética/modela esto?
Subsidiaria: ¿Cuál es la probabilidad de que un exoplaneta albergue agua en las 3 formas, como en la Tierra?
¡La cuestión del suministro de agua a la Tierra y a los planetas en general es objeto de un acalorado debate!
Comencemos usando la Tierra como nuestro punto de referencia. La cantidad total de agua en la superficie de la Tierra es de alrededor de ~1,5 x 10 21 kg, y nos referimos a esta cantidad como un "océano" de agua. También hay una gran cantidad de agua dentro de la Tierra, encerrada, por ejemplo, en silicatos hidratados y en el núcleo. No sabemos cuánto es esto, pero las estimaciones oscilan entre 1 y 50 'océanos'. Entonces, cualquier modelo que intente describir el suministro de agua ya tiene un problema porque no entendemos completamente cuánta agua hay en realidad.
Una característica importante del agua de la Tierra es que tiene una relación D/H distinta (la relación de deuterio a hidrógeno), que es ~6 veces mayor que la del Sol y los planetas gaseosos del Sistema Solar. Podemos usar este hecho para restringir de dónde exactamente en el Sistema Solar podría haber venido el agua de la Tierra. Las teorías actuales sugieren que las condritas carbonáceas son una fuente probable.
Entonces, echemos un vistazo a algunos de los posibles métodos de entrega durante la formación de la Tierra dentro del disco protoplanetario:
Es posible que el agua se haya acumulado directamente desde el disco en forma de vapor de agua adsorbido sobre los granos de silicato. Este escenario podría haber sembrado la Tierra con algunos 'océanos' de agua, pero no tiene en cuenta la alta relación D/H.
Alternativamente, un planeta puede acumular agua en forma de 'nieve' de guijarros sólidos si el planeta existe lo suficientemente lejos de la estrella más allá de la línea de nieve del agua. Este no es el caso de la Tierra, pero ciertamente es un mecanismo importante para los planetas en general. Es importante considerar el hecho de que los discos protoplanetarios son sistemas dinámicos en los que la línea de nieve no es estática. Dependiendo de las condiciones, un planeta estático podría ver pasar la línea de nieve durante el curso de su formación.
La acumulación gravitacional de hidrógeno del disco protoplanetario puede haber reaccionado con la superficie de magma de la Tierra primitiva para generar agua. Este método también predice una relación D/H baja, pero puede explicarse de alguna manera mediante un proceso llamado "fraccionamiento", que aumenta la relación D/H con el tiempo.
El crecimiento y la migración de planetas gigantes pueden causar caos dentro de un sistema protoplanetario, dispersando y perturbando las órbitas de planetesimales más pequeños. En el caso del Sistema Solar, se cree que el crecimiento y la migración de Júpiter son los responsables de la dispersión hacia el interior de los planetesimales, atrapándolos en el cinturón de asteroides. Otros se dispersaron más adentro y potencialmente podrían haber entregado agua a los planetas terrestres.
Ahora, para responder a tu pregunta... ¿ Cuándo se asentó la primera agua líquida en los planetas? Bueno, la respuesta es que no sabemos, porque todavía no sabemos cómo se entregó el agua. Encontrar la respuesta a esto es una de las principales áreas de investigación en curso en la ciencia planetaria.
Para leer más, sugiero estas dos excelentes revisiones recientes:
Oberg & Bergin (2020) - "Astroquímica y composición de sistemas planetarios"
Raymond & Morbidelli (2020) - "Formación de planetas: mecanismos clave y modelos globales"
Si la pregunta es cuándo tuvieron agua líquida los primeros planetas del universo, la respuesta es miles de millones de años antes de que se formara el Sistema Solar.
La Tierra tiene unos 4.600.000.000 años, y creo que el registro geológico muestra que el agua líquida ya estaba presente hace unos 4.000.000.000 años. Así que la Tierra ganó agua líquida menos de 1.000.000.000 de años después de su formación.
La edad del universo se estima en unos 13.000.000.000 de años. Esto indica que posiblemente pudo haber planetas con agua líquida alrededor de 1.000.000.000 años después de la formación del universo o hace unos 12.000.000.000.
Pero llevaría más tiempo que eso, porque los elementos más pesados de los que están hechos los planetas tendrían que formarse por fusión nuclear dentro de grandes estrellas que luego se convertirían en supernovas y esparcirían sus elementos más pesados por el espacio. Eventualmente, el gas y el polvo en el espacio interestelar tendrían un porcentaje lo suficientemente alto de elementos más pesados que los planetas podrían formar cuando se formaron las estrellas.
Entonces, los primeros planetas con agua podrían haber aparecido miles de millones de años después de hace 12.000.000.000 de años. Quizás los primeros planetas con agua líquida se formaron hace unos 10.000.000.000 de años, más de 5.000.000.000 de años antes de que se formaran el Sistema Solar y la Tierra.
james k
ProfRob
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UH oh
Chappo no ha olvidado a Mónica
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