Una revisión tan esperada revela el viaje del agua desde las nubes interestelares hasta los mundos habitables

La astrónoma holandesa Ewine van Dishoeck (Universidad de Leiden, Países Bajos), junto con un equipo internacional de colegas, ha escrito una descripción general de todo lo que sabemos sobre el agua en las nubes interestelares gracias al observatorio espacial Herschel. El artículo, publicado en la revista Astronomía y Astrofísica, resume el conocimiento existente y proporciona nueva información sobre el origen del agua en mundos nuevos y potencialmente habitables. Se espera que el artículo sirva como trabajo de referencia durante los próximos veinte años.

Cómo y dónde se forma el agua en el espacio interestelar y cómo eventualmente termina en un planeta como la Tierra no se entendía bien hace 10 años. Una razón de esto es que las observaciones realizadas con telescopios terrestres se ven afectadas por el vapor de agua en nuestra propia atmósfera. En 2009, la ESA lanzó el telescopio espacial de infrarrojo lejano Herschel. Uno de los principales objetivos de Herschel era investigar el agua en el espacio. Herschel estuvo en servicio hasta 2013. De particular importancia fue el instrumento HIFI construido bajo el liderazgo holandés, también conocido como el “cazador de moléculas”. En los últimos años, se han publicado decenas de artículos científicos basados ​​en los datos de agua de Herschel. Ahora estos resultados se han publicado combinado y ampliado con nuevos conocimientos.

El nuevo estudio describe el viaje del agua a lo largo del proceso de formación estelar, incluidas las etapas intermedias que, hasta ahora, habían recibido menos atención. El artículo muestra que la mayor parte del agua se forma como hielo sobre diminutas partículas de polvo en nubes interestelares frías y tenues. Cuando una nube colapsa en nuevas estrellas y planetas, esta agua se conserva en gran medida y se ancla rápidamente en partículas de polvo del tamaño de un guijarro. En el disco giratorio alrededor de la estrella joven, estos guijarros forman los bloques de construcción de nuevos planetas.

Además, los investigadores han calculado que la mayoría de los nuevos sistemas solares nacen con suficiente agua para llenar varios miles de océanos. Ewine van Dishoeck: “Es fascinante darse cuenta de que cuando se bebe un vaso de agua, la mayoría de esas moléculas se formaron hace más de 4.500 millones de años en la nube a partir de la cual se formaron nuestro sol y los planetas”.

Muchos de los resultados anteriores de Herschel se centraron en el vapor de agua caliente que se ve de manera prominente y se produce copiosamente cerca de las estrellas en formación. Pero esa agua caliente se pierde en el espacio por las poderosas salidas de la joven estrella. Mientras escribían la reseña, los investigadores obtuvieron más y más conocimientos sobre la química del vapor de agua fría y el hielo. Por ejemplo, pudieron demostrar que el hielo interestelar crece capa por capa sobre partículas de polvo. Basaron esta conclusión en las señales débiles del agua pesada (HDO y D₂O en lugar de H₂O).

En el futuro, los investigadores esperan poder estudiar más agua en el universo, particularmente en la formación de sistemas planetarios. Sin embargo, eso puede llevar un tiempo. Está previsto que el próximo telescopio espacial comparable a Herschel se lance no antes de 2040. Ewine van Dishoeck: “Había una posibilidad de que un ‘telescopio de agua’ fuera al espacio alrededor de 2030, pero ese proyecto fue cancelado. Es una lástima, pero fue una razón adicional para que nuestro equipo escribiera la descripción general del agua. De esa manera, tenemos una memoria colectiva para cuando llegue una nueva misión “.

Además, a finales de 2021, se lanzará el telescopio espacial James Webb. Contendrá el instrumento MIRI, construido por la asociación europeo-estadounidense, que podrá revelar una parte de la hoja de ruta del agua que ha permanecido fuera de su alcance hasta ahora. MIRI podrá detectar vapor de agua caliente en las zonas más internas de los discos de polvo. El coautor Michiel Hogerheijde (Universidad de Leiden y Universidad de Amsterdam): “Herschel ya ha demostrado que los discos que forman planetas son ricos en hielo de agua. Con MIRI ahora podemos seguir ese camino hacia las regiones donde se forman planetas similares a la Tierra”.

Los telescopios ALMA en Chile pueden observar vapor de agua en el espacio desde el suelo. Esto incluye el agua en galaxias distantes donde las líneas de agua se han alejado de las de la atmósfera de la Tierra. El coautor Lars Kristensen (Universidad de Copenhague, Dinamarca) agrega: “Gracias al legado de Herschel, podemos interpretar estos datos de ALMA mucho mejor”.

“Agua en regiones de formación de estrellas: Física y química desde las nubes a los discos según lo probado por la espectroscopia de Herschel” ha sido aceptada para su publicación en Astronomía y Astrofísica.