El agua que bebemos podría ser más antigua que el Sol

No sabemos con certeza cuál es la respuesta correcta, ya que cada una de las teorías cuenta con evidencias a su favor. Pero un nuevo descubrimiento podría ayudar a tener la tan ansiada respuesta. Un equipo internacional de investigadores, en efecto, ha reformulado la pregunta, llevándola un poco más allá: ¿Se formó el agua al mismo tiempo que el Sol y la Tierra o es incluso más antigua que eso?

Un artículo recién publicado en 'Nature Astronomy', apunta directamente a la segunda posibilidad. Una parte del agua que llena los océanos, que bebemos y que corre por nuestras venas es una auténtica reliquia temporal que probablemente ya existía antes de que nuestra estrella empezara siquiera a formarse.

El hallazgo, posible gracias al uso de la red de radiotelescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), en Chile, se centra en un joven sistema estelar llamado V883 Orionis, una 'protoestrella' aún inmersa en su 'capullo' natal y situada a unos 1.305 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Orión.

A su alrededor, el material remanente de su nacimiento se arremolina en un inmenso disco protoplanetario: una suerte de gigantesco anillo cósmico de gas y polvo que, con el tiempo y la acción de la gravedad, acabará condensándose para dar forma a cometas, asteroides y, finalmente, a planetas de todo tipo. En esencia, V883 Orionis es un retrato, en vivo y en directo, de cómo era nuestro propio Sistema Solar hace unos 4.600 millones de años.

Lo que el equipo de investigación ha detectado, por primera vez, en este disco de formación planetaria no es simplemente agua (H2O), sino su variante más rara y significativa: el 'agua pesada', conocida por su nomenclatura química como D2O (doblemente deuterada) o DOH (parcialmente deuterada).

Como todo el mundo sabe, el agua 'normal' está formada por dos átomos de Hidrógeno (H) y uno de Oxígeno (O). El núcleo del átomo de hidrógeno es el más simple del Universo, ya que tiene un solo protón. Sin embargo, existe un isótopo del hidrógeno, el deuterio (D), que además de su protón porta un neutrón extra, lo que lo convierte en una versión 'más pesada' del hidrógeno. Y cuando el deuterio se combina con oxígeno, el resultado es agua pesada. Si bien se le suele asociar a las centrales nucleares, esta forma de agua existe también de manera natural; de hecho, una pequeña cantidad de ella está presente en el agua que usted bebe cada día. Es justamente eso, agua pesada, lo que los investigadores acaban de detectar, por primera vez, en el disco protoplanetario de V883 Orionis.

Pero lo realmente importante, lo que permitió determinar la extraordinaria antigüedad de ese agua pesada, es la proporción que en ella existe entre deuterio e hidrógeno (D/H), que funciona como una auténtica 'máquina del tiempo'. Pensemos en la proporción D/H como en una receta de cocina. El agua pesada se forma más fácilmente en las condiciones más gélidas y densas del espacio: las frías nubes moleculares interestelares, antes de que cualquier estrella nazca.

El ambiente extremadamente frío de estas 'cunas estelares' permite que las reacciones químicas que incluyen al deuterio sean más probables que aquellas con hidrógeno normal. Y una vez que el material colapsa para formar una protoestrella (y su disco), la temperatura sube drásticamente, lo que, en teoría, debería destruir la mayor parte del agua antigua y reemplazarla con 'agua fresca' formada en estas condiciones mucho más cálidas y que tendría, por lo tanto, una proporción D/H muy diferente. Pues bien, lo que descubrieron los astrónomos es que la proporción D/H del vapor de agua en V883 Orionis es consistente con el agua formada en el hielo prístino de las nubes estelares ancestrales. Es decir, que el agua se formó antes que la propia estrella.

«Nuestra detección -afirma Margot Leemker, autora principal del estudio- demuestra indiscutiblemente que el agua vista en este disco de formación planetaria debe ser más antigua que la estrella central y se formó en las etapas más tempranas de la formación de estrellas y planetas. Lo cual supone un gran avance en la comprensión del viaje del agua a través de la formación de planetas, y cómo esta agua llegó a nuestro Sistema Solar, y posiblemente a la Tierra, a través de procesos similares»

Para John Tobin, coautor de la investigación, no cabe duda de que el hallazgo es «el eslabón perdido» que conecta el agua de las nubes estelares con los cometas y, en última instancia, con nuestro propio Sistema Solar. El agua, por lo tanto, es capaz de sobrevivir, en su mayor parte inalterada e intacta, al violento proceso de la formación de estrellas. Se trata, en toda regla, de una 'herencia' que se transmite de generación en generación de sistemas planetarios.

Los científicos llevan décadas debatiendo alrededor de la hipótesis de que aquí, en la Tierra, la mayor parte del agua, si no toda, se evaporó al principio de la formación del planeta, cuando éste no era más que una bola de roca fundida. Lo cual implica que el agua que vemos en la actualidad tuvo que venir 'de otra parte' y ser entregada a la Tierra más tarde, cuando ya se había enfriado lo suficiente por otros cuerpos celestes que impactaron con ella: cometas y asteroides. ¿Pero cuál de los dos fue el principal responsable?

Una vez más, la proporción entre deuterio e hidrógeno medida por Leemker y su equipo aportó una respuesta. Los océanos de la Tierra tienen una firma isotópica muy precisa y constante. Y para que un objeto cósmico pueda considerarse como el principal 'proveedor' de nuestro líquido elemento, su proporción de deuterio tiene por fuerza que ser casi idéntica a la terrestre.

En 2014, la misión europea Rosetta ya arrojó un jarro de agua fría a los defensores de la teoría cometaria al analizar el vapor de agua del cometa 67/P Churyumov-Gerasimenko y hallar que contenía tres veces más deuterio que el agua de la Tierra, es decir, que era demasiado 'pesada'. Volviendo al ejemplo de la 'receta', la del 67/P era demasiado 'antigua' como para que cometas como ese hubieran sido los principales proveedores del agua terrestre. Algo que confundió a los científicos, ya que estudios anteriores, como el realizado con el telescopio espacial Herschel, habían encontrado que otro cometa, el 103P/Hartley 2, sí que tenía una proporción D/H casi idéntica a la terrestre, complicando el rompecabezas aún más.

En todo caso, los hallazgos de Rosetta inclinaron la balanza en favor de los asteroides. Los análisis de meteoritos, de hecho, mostraron que el agua atrapada en su interior tiene un contenido y una proporción isotópica de deuterio que coincide de forma casi perfecta con el agua de la Tierra. Por eso, la conclusión actual más aceptada es que la mayoría de nuestra agua llegó a bordo de estos planetesimales helados, que se formaron en zonas frías y remotas del Sistema Solar, pero más cerca de lo que lo hicieron los cometas.

Y aquí es donde V883 Orionis encaja a la perfección, proporcionando la pieza de origen definitiva. El nuevo estudio, en efecto, muestra que la materia prima, es decir, el agua con la firma química de las nubes estelares ancestrales (la que luego daría lugar a los cometas y a los asteroides), no se destruye con la formación estelar, sino que se incorpora al disco de formación planetaria y ahí queda, lista para ser utilizada.

La detección de agua pesada en V883 Orionis, por lo tanto, es la primera evidencia directa del viaje interestelar completo del agua, desde las frías nubes moleculares hasta los materiales que finalmente dan forma a los sistemas planetarios.

El agua es fundamental para la vida, y saber de dónde procede nos ayudará a comprender cómo se forman los ingredientes necesarios para que esa vida florezca tanto en el nuestro como en otros sistemas solares. El descubrimiento sugiere que muchos planetas jóvenes, y tal vez incluso mundos más allá del nuestro, podrían heredar agua miles de millones de años más antigua que ellos, recordándonos lo profundamente conectada está nuestra propia existencia con el pasado más remoto del Universo.