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sobre el agua en el universo

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Tomado de: http://imagenes.4ever.eu/animados/el-arte-digital/planeta-156266planeta_agua.jpgT no puedes comprar el viento T no puedes comprar el solT no puedes comprar la lluviaT no puedes comprar el calorRen Prez JoglaEl mito del Prometeo acuticoEdgar Vargas FrasResumenEn la mitologa griega, Prometeo era considerado como un semidios que ahora llamaramos de oposicin, ya que decidi quitarle al padre de los dioses, Zeus, el fuego y drselo a los humanos para su uso y provecho, esa ofensa provoc su ira con el consecuente castigo a nuestro hroe. Sin embargo, hay otra historia que no es mito sino un estudio que intenta explicar la presencia de la sustancia que fue considerada por los antiguos griegos como la contraparte del fuego: el agua.

Dos cubitos, por favorAldo tiene 15 aos y est por acabar la secundaria, vive en la delegacin Iztapalapa de la Ciudad de Mxico, sabe que sus opciones para estudiar el bachillerato son escasas; buscar una escuela y concursar para entrar a ella es muy difcil debido a la cantidad de chavos que tambin lo intentarn y el poco espacio que hay. Y bueno, tambin sabe la experiencia de su hermano mayor, que aunque logr terminar la prepa e ingresar a la universidad, sus padres no pudieron apoyarlo para acabar la carrera de qumica. l piensa esto mientras se asoma a uno de los tambos a ver si todava hay agua de la que dej la pipa hace cuatro das. Record que un da vio un documental donde decan que cerca del 75% de la superficie de nuestro planeta es agua y nuestro cuerpo contiene ms o menos 60 % --dependiendo de la edad-- de eso que los qumicos conocen como H2O. Esta sustancia en forma lquida es considerada entre los cientficos casi como un disolvente universal, es decir, que se puede mezclar casi con todo, y l lo sabe porque as como lava su ropa, los borrachos usan hielitos para enfriar y mezclar al gusto ciertos bebestibles.Aldo se enter de que ninguna forma de vida puede prescindir del agua. En la Tierra la vida muestra una inimaginable diversidad y versatilidad y prcticamente se encuentra en cada rincn del mundo. En conclusin, todas las formas de vida necesitan agua y en nuestro planeta est ampliamente distribuida. En la casa de Aldo y en toda su colonia escasea el agua corriente, a pesar de ser un derecho humano fundamental, disponer de ella es complicado. Cmo es que en el planeta hay tanta agua, y cmo es que a ellos les toca muy poca, reflexiona, mientras acarrea botes de agua.

Aldo tambin ha visto en pginas de internet que hay agua en otros sitios del Sistema Solar. Por ejemplo en los satlites Encelado y Europa; en el congelado subsuelo de Marte; en rocas baslticas lunares, en asteroides y tambin vio que los cometas estn formados principalmente por rocas, gases y hielo y que conservan las mismas caractersticas de cuando ocurri la formacin planetaria.

La formacin del Sistema Solar en cortoEn el patio de la casa, el pap de Aldo y su hermano mayor estn arreglando una camioneta y l les pregunta si saben cmo se form el Sol. A quin le puede interesar saber cmo se form el Sol? Le respondi su pap. Deja de pensar en tonteras y haz algo de provecho. No seas ocioso.Pues cosas como esas le interesan a mucha gente que bien podran caer en la clasificacin de ociosa, pap. Se llaman cientficos., respondi con cierto sarcasmo el hermano de Aldo. ste le cont a Aldo que ha ledo que muchos cientficos concuerdan en que nuestro sistema planetario es el resultado del colapso gravitacional de una gran nube de gas y polvo en la Va Lctea, nuestra galaxia. Es decir que un montn de polvo se hizo bolita? inquiri Aldo. Ms o menos, le dijo su hermano. Las estrellas como el Sol, son producto del material de reciclaje estelar; quiero decir que este material el gas y el polvo son residuos de otra u otras estrellas que existieron anteriormente y que por varias razones se extinguieron. Y tambin sus sistemas planetarios? pregunt Aldo. S, en el centro de esta nube que se colaps por atraccin gravitacional se form el Sol y dieron inicio procesos termonucleares, esto es, que el hidrgeno de la nube desde entonces sufre reacciones sumamente energticas que resultan en la liberacin de radiacin electromagntica, partculas, luz y altsimas temperaturas; y por supuesto, el hidrgeno se transforma en helio. En torno a la naciente estrella qued una nube compuesta de otros elementos ms pesados que se conoce por su forma como disco protoplanetario; a partir de ste se fueron formando los planetas de nuestro vecindario, en un proceso que se llama acrecin, que no es ms que la colisin de rocas y de todo el material en un centro que se va engrosando, as se dio forma a los planetasY el agua? insisti Aldo.

Tomada y adaptada de http://goo.gl/XAexavFigura 1. Recreacin de la evolucin del Sistema Solar, desde la nube molecular en cuyo centro se form el Sol y el disco de material que dio origen a los planetas, lunas y dems cuerpos. I) La nube molecular primigenia. II) Colapso gravitacional del centro de la nube y formacin del Sol. III) Acrecin de rocas de diversos materiales que daran lugar a los planetas. IV) El Sistema Solar como actualmente lo conocemos.Los istopos no slo juegan bisbol

Aguanta!, por eso te cuento la historia de la evolucin del Sistema Solar.Lo que hacen los cientficos es tratar de recrear las condiciones en las cuales se form nuestro sistema planetario; lo hacen calculando las abundancias de los distintos istopos de elementos clave que existieron hace 4,500 millones de aos, que es ms o menos la edad del Sistema Solar. En el caso del agua estudian el hidrgeno y el oxgeno, as como a los istopos de cada de uno de estos elementos.Los istopos no son los que juegan bisbol en Springfield? pregunta Aldo.No, sope!, respondi su hermano, Los istopos son las distintas presentaciones de un mismo elemento, slo varan en el contenido de neutrones, mas no de los protones en su ncleo, y eso hace que varen nada ms en masa. Muchos de los istopos son inestables en su ncleo, para estabilizarse liberan partculas neutrones y protones, tambin liberan energa en forma de radiacin o partculas, al hacerlo se transforman en un istopo ms estable del mismo elemento o en otros elementos. A este fenmeno le llaman decaimiento (ver en Cienciorama. La tabla peridica de los ncleos). Lo sorprendente es que con datos de las abundancias actuales de los istopos en cualquier tipo de muestra y con ecuaciones, se pueden recrear las abundancias de los distintos istopos, entonces se puede analizar cmo evolucionan con el tiempo y en el espacio!, dadas ciertas condiciones.Te cae!?, exclama intrigado Aldo, mientras deja en el suelo la cubeta con agua.Por ejemplo, prosigui el hermano muy entusiasmado, el hidrgeno tiene tres istopos: hidrgeno, deuterio y tritio. Cada uno tiene un solo protn en su ncleo, eso es lo que los identifica como elemento hidrgeno. El primer istopo slo tiene un protn en el ncleo, pero el deuterio tiene adems un neutrn y el tritio dos. Tener neutrones en su ncleo les proporciona mayor masa; es decir, el hidrgeno tiene una unidad de masa atmica, el deuterio dos y el tritio tres. Con ellos se ha estudiado el agua de varios cuerpos del Sistema Solar, incluyendo cometas, minerales hidratados en meteoritos, agua terrestre e incluso hielos de cuando Marte se form. En especfico miden lo que se conoce como enriquecimiento isotpico del hidrgeno, que es la relacin del deuterio con el hidrgeno (D/H), ya que con el paso del tiempo el deuterio decae a hidrgeno. Pero el agua tambin contiene oxgeno y este elemento de igual forma tiene istopos. El ms ligero es el oxgeno 16, el cual en su ncleo tiene ocho protones y ocho neutrones, pero los pesados son el oxgeno 17 y 18, cuya diferencia es que tienen nueve y diez neutrones respectivamente en su ncleo. De igual forma decaen con el paso del tiempo. Y bueno, si ya se ha detectado agua en cometas, eso los convierte en buenos candidatos para estudiar la historia de estos elementos y del agua. Adems se dice que fueron cuerpos helados como ellos, los que trajeron el agua a la Tierra a travs del proceso de acrecin que te mencion antes.

Figura 2.- De izquierda a derecha, los istopos del hidrgeno: hidrgeno, deuterio y tritio. Nota que slo cambian el nmero de neutrones en el ncleo del tomo.

Los prometeos acuticosSin dejar de hablar, el hermano de Aldo prosigui: Entonces se ha establecido que fueron los cometas helados los que trajeron el agua a la Tierra, y hoy da podemos estudiar la composicin de hielos en los cometas que circundan el Sistema Solar. Con esas ideas los cientficos han planteado dos propuestas a discutir: o 1) los hielos que llegaron a la Tierra trados por los cometas, se originaron en el denso medio interestelar que luego form la nube de donde naci el Sistema Solar o 2) son producto del procesamiento de materiales de esa misma nube.La primera propuesta implicara que abundantes hielos interestelares, incluyendo material orgnico pre-solar, fueron incorporados dentro del disco protoplanetario. En el otro escenario habra grandes variaciones de agua entre los muchos sistemas planetarios, ya que dependeran de los procesos y las propiedades de cada disco y su estrella. Entonces, piensa: nuestro sol con sus planetas es slo una estrella entre las miles de millones que hay en nuestra galaxia, que es tambin una de las miles de millones en todo el Universo. Tal vez muchas de las estrellas tienen planetas y muchos de esos planetas tienen agua. Cmo pueden saber si la primera idea o la segunda es la buena? le pregunt Aldo con ojos de plato a su hermano. Pacientemente el hermano responde: Mira, los cientficos usan modelos que calculan el enriquecimiento de la razn deuterio/hidrgeno y han encontrado que los procesos qumicos y fsicos dentro del disco protoplanetario, no son tan eficientes como para generar los niveles de deuterio en relacin con el hidrgeno, que se han determinado en los hielos de cometas. Esa idea refuerza trabajos anteriores, que de igual forma calculan y determinan las relaciones de abundancia de los istopos del oxgeno, es decir, miden la proporcin del oxgeno 17 en relacin con la del oxgeno 16, as como la del oxgeno 18 con respecto a la del oxgeno 16. Con los clculos de estas dos relaciones entre los isotopos del oxgeno presente en los hielos de cometas, concluyeron que tienen un enriquecimiento de los isotopos ms pesados de este elemento con respecto al ms ligero y abundante. Entonces, si los cometas que son considerados cpsulas del tiempo, conservan estos isotopos pesados, tanto de hidrgeno como de oxgeno en las muestras de hielos de agua que contienen, quiere decir que ese compuesto de agua ya estaba desde la poca en que se form el Sistema Solar. En otras palabras, no se pudo haber formado el agua con las cantidades necesarias de deuterio y de oxgeno 17 y 18 durante la poca de la formacin planetaria, como para haber decado hasta llegar a las cantidades actualmente medidas de esos istopos.

Tomada y modificada de: http://jupiter.plymouth.edu/~sci_ed/Turski/Courses/Earth_Science/Intro.htmlFigura 3.-A) muestra el primer escenario del origen del agua en la formacin planetaria, donde molculas de agua estaran desde antes del colapso gravitacional de la nube molecular. B) Segundo escenario, en donde el agua sera producto de los procesos fsicos y qumicos propios de cada sistema estelar.

Por ello se ha planteado que desde antes de la formacin del Sistema Solar, se incorporaron a la nube molecular hielos interestelares altamente enriquecidos con los istopos pesados tanto del hidrgeno como del oxgeno, as que tal vez una considerable fraccin de agua es incluso ms antigua que los planetas y el Sol mismo.Te cae! O sea que el agua estaba desde antes que la Tierra?!Estos hallazgos implican que alguna buena cantidad de hielos interestelares sobrevivieron a la formacin del Sistema Solar y fueron incorporados a los cuerpos que luego formaran a los planetas, por el proceso que elegantemente se llama acrecin. Por ello, si la formacin de nuestro sistema es tpica aunque todava no sabemos si nica , quiere decir que los hielos interestelares de las nubes moleculares originales, incluyen el ms fundamental de los ingredientes para la vida: agua, y estara ampliamente distribuida en todos los sistemas planetarios jvenes. Si hay agua, hay vida?

Entonces donde encuentren agua habr seres vivos? Se apresur a preguntar Aldo.

Sepa la bola. Pero es probable responde el hermano de Aldo. Pero ya sabes, se ha encontrado agua en otras partes del nuestro Sistema Solar, o sea que no es exclusiva de nuestro planeta. De hecho, la NASA dise una estrategia para buscar seales vida (como la conocemos) a partir de seguir la huella del agua. Y es muy obvia: consiste en buscar esos lugares con agua, especialmente lquida aunque sin excluir a los hielos, y ah realizar observaciones y experimentos que tengan que ver con alguna reaccin o efecto biolgico.

Y cmo lo hacen?, arremeti Aldo sin darle a su hermano oportunidad de terminar la conversacin, ya que su pap lo estaba llamando.

Tomada de http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/multimedia/images/kepler-22b.htmlFigura 4.- Recreacin artstica de un posible planeta tipo Tierra con atmsfera, agua lquida, compuestos orgnicos, en resumen: habitable.Hay muchas tcnicas para detectar agua de manera remota con satlites artificiales o telescopios especiales. Con ellos analizan las superficies de los planetas o sus satlites, en busca de minerales o compuestos que se sabe que slo se formaran en presencia de agua. Adems, si pueden acercarse a los satlites o planetas con sondas, buscan compuestos qumicos que sean orgnicos, los que estn hechos con base en tomos de carbono. stos son importantes porque los seres vivos los producen y estn constituidos de ellos, y en general, aunque no todos los compuestos orgnicos tienen que ver con vida, podemos tomar como ejemplos los que s usan o producen los seres que viven aqu, en la Tierra.

Los extraterrestres se baarn?rales, pues est chido, pero no hay otro planeta como la Tierra en el Sistema Solar, est muy difcil que haya vida en Marte o las lunas congeladas, no?, seal Aldo.Ya un poco cansado de tanta pregunta, el hermano prosigui: Pues hay posibilidades, la vida se adapta a casi cualquier lugar. Aqu tenemos un montn de microbios que se adaptan o necesitan vivir en condiciones que pareceran muy extremas para mantener la vida. Se han encontrado en lugares congelados o muy cidos o muy bsicos; con un montn de sales, con alta dosis de radiacin o muy altas temperaturas. Esos se llaman extremfilos, y quizs sea el tipo de vida que se puede encontrar en lugares como Encelado, Marte o Titn. Y para concluir le cont: Adems, estn los exoplanetas o planetas que se encuentran en otros sistemas planetarios; apenas se han descubierto cerca de dos mil hasta ahora en el 2015 todos los das se reportan nuevos descubrimiento, pero seguramente hay un buen por todas las galaxias de todo el Universo. La mayora de los que han encontrado son muy parecidos a Jpiter, aunque ya han detectado planetas que podran parecerse a la Tierra; es muy posible que tengan agua y si es as, podemos empezar a imaginar que albergan seres vivos.T, ya deja de echarle choros a tu carnal y psame la llave nueve-diecisis. Esas tonteras slo lo van a mal viajar, dijo el pap.Entusiasmado Aldo agreg, antes de que su pap volviera a gritar: Oye, qu chido suena eso! Creo que me voy a meter a estudiar algo as, pero mientras le llevo esta agua mi mam, que ya tiene como una hora esperando.

BibliografaL. Ilsedore Cleeves et al, The ancient heritage of water ice in the solar system, Science 345, 1590 (2014); DOI: 10.1126/science.1258055Edward D. Young,Strange Water in the Solar System, Science 317, 211 (2007); DOI: 10.1126, scienceNaoya Sakamoto et al., Remnants of the Early Solar System Water Enriched in Heavy Oxygen Isotopes, Science 317 , 231 (2007); DOI: 10.1126/science.1142021