Instituto de Astrobiologia de la NASA

Por el Redactor de Astrology News.

Por primera vez, los astrónomos han determinado cuánta cantidad de agua, en las regiones frías del espacio, está en forma gaseosa y cuánta está congelada. Esto resulta especialmente interesante porque estas regiones son los futuros lugares de nacimiento de estrellas de poca masa como el Sol, y de sistemas solares como el nuestro.

Adaptado de un artículo de la Agencia Espacial Europea.|

Por décadas, los astrónomos han sabido que hay mucha agua en el espacio. El hidrógeno es el elemento más común en el universo, y el oxígeno es creado en las estrellas y dispersado por eventos tales como las explosiones de las supernovas. Los dos elementos se mezclan en las nubes proto-estelares y se combinan para formar grandes cantidades de agua. Pero como los astrónomos no podían medir el agua en estado gaseoso en las nubes frías del espacio, no podían estar seguros de la exacta cantidad de agua en esas regiones.

“Hemos sabido por largo tiempo que hay mucho hielo de agua ahí afuera,” dice Louis Allamandola, astroquímico del Centro de Investigación Ames de la NASA y miembro del Instituto de Astrobiología de la NASA (NAI). “También sabíamos que existía algo de agua en forma gaseosa, pero no sabíamos exactamente cuánta.”

Astrónomos españoles e italianos han determinado ahora qué cantidad del agua en las regiones frías del espacio está en forma gaseosa, y cuánta está congelada. Al hacerlo, han logrado medir la cantidad total del agua existente en las regiones frías (el agua no existe en forma líquida en el espacio por las condiciones de temperatura y presión que allí reinan).

El equipo encontró que el 99% del agua de las nubes frías es hielo condensado en gránulos fríos de polvo, mientras que solamente el 1% se encuentra en forma gaseosa.
“Este estudio resulta interesante porque miraron en las regiones frías de nuestra galaxia y encontraron las proporciones existentes entre hielo y vapor,” dice Allamandola. “Antes, resultaba imposible determinar la cantidad de agua en estado gaseoso ya que solamente podíamos conseguir los registros del hielo sólido. Ahora sabemos cuánta agua hay allá afuera, en todas sus formas”.
La temperatura media del agua en esas regiones frías es -263ª (-441 F). apenas 10 grados Celsius por encima del cero absoluto. Esta ha sido una limitación cuándo se buscaba toda el agua existente en las nubes. El agua “sólida” o hielo en esas regiones frías se puede detectar en forma relativamente fácil desde telescopios en la Tierra, pero los indicios del vapor de agua son enmascarados por el vapor de agua en nuestra atmósfera. El vapor de agua en las nubes frías tampoco emite radiación detectable a través de los telescopios debido a la baja temperatura y densidad de las nubes.

Para poder observar el vapor de agua que está más allá de la Tierra, el equipo utilizó datos del telescopio espacial ISO, el Observatorio Infrarrojo Espacial de la Agencia Espacial Europea. Sabían que si la luz de un objeto lejano pasaba a través de vapor de agua en su camino hacia la Tierra, ese vapor de agua dejaría una “huella dactilar” en esa luz. Los astrónomos decidieron buscar esa huella en la luz proveniente de dos regiones del centro galáctico y que pasa a través de varias nubes frías en su trayecto hacia nuestro planeta.

Analizando datos guardados en el archivo ISO, el astrónomo italiano Andrea Moneti y sus colegas descubrieron que las regiones frías tienen en total tanta agua (hielo más vapor) que las regiones más cálidas, donde se están formando activamente nuevas estrellas.

Algunas hipótesis habían sugerido que las moléculas de agua se preservaban mejor por los procesos que ocurrían exclusivamente en las nubes cálidas. Por lo tanto, este descubrimiento de ISO da nuevas pistas en la cuestión de cómo el agua es formada y preservada en el espacio.
Como explica Moneti, “en las regiones frías se espera encontrar la mayor parte del agua formando hielos, ya que el vapor de agua se condensa en granos de polvo fríos, como sucede durante el invierno en el techo y ventanillas de los automóviles. En las regiones más cálidas, al contrario, las estrellas calientan el medio y el hielo que está sobre los granos de polvo se evapora, así como el Sol evapora la escarcha en sus automóviles. Así que la regla es ésta: cuanto más fría la nube, menor cantidad de vapor de agua. Pero esperábamos que hubieran aunque más no fuera un poco de vapor en las nubes inactivas, solamente que no había sido detectado.”

Estas regiones son llamadas nubes “inactivas” o “frías” porque no hay estrellas formándose en esas zonas, y por lo tanto carecen de fuertes fuentes de calor internas. Los astrónomos estiman que existen millones de nubes frías en la Vía Láctea.

“Otro nombre para esas regiones frías es el de “nubes moleculares”,” dice Allamandola. “Si se mira en el cielo nocturno hacia la Vía Láctea, estas nubes lucen como parches negros dónde parece no haber nada. En realidad, estas nubes contienen pequeñísimas partículas de polvo que bloquean la luz estelar que está a su fondo. El medio interestelar es generalmente muy frío, pero estas nubes son aún más frías debido al bloqueo de la luz interestelar”.
Las nubes se forman con los elementos lanzados por las estrellas durante su evolución, dice Allamandola. “Las estrellas lanzan un poco de sus elementos pesados en la forma de finas partículas, del tamaño aproximado de las del humo de tabaco, y una vez que esas partículas están en el espacio interestelar forman el polvo. Las partículas de polvo probablemente se forman dentro de esas nubes a través de una combinación de factores, tales como la fuerza gravitacional y las ondas de choque.”

Estas nubes frías son los futuros lugares de nacimiento de estrellas de poca masa como el sol, y de sistemas solares como el nuestro. Por lo tanto, esta investigación tiene implicaciones para el estudio de sistemas planetarios recién nacidos, ya que el vapor de agua y los hielos en esas nubes pueden acabar en planetas gaseosos, en las atmósferas planetarias y en cuerpos sólidos como los cometas.

Aunque el rol del agua en la formación de planetas y cometas aún no se ha entendido completamente, una descripción simplificada del mismo es que algo del hielo permanece sin procesar y finaliza en los cometas, mientras que otra parte del mismo se transforma en vapor y termina formando parte de las atmósferas planetarias y de los planetas gaseosos.

“Cuando se forma un sistema protoplanetario alrededor de una estrella de poca masa,” dice Moneti, “la mayor parte del gas y del polvo que no se encuentra en la estrella central terminará eventualmente en los planetas, mientras que otro poco formará cometas. Todavía no está claro cómo el agua contenida en el gas y en los gránulos contribuye a formar las atmósferas planetarias, pero sí está claro que buena parte del procesamiento ocurre en los planetas. Por otro lado, estamos bastante seguros de que los cometas están conformados por material relativamente sin procesar. Los cometas son esencialmente grandes y sucias bolas de nieve, y creemos que la “nieve” de que están hechos comparte muchas características con el hielo de agua en las nubes moleculares frías.”

“Para la astrobiología,” dice Allamandola, “esta investigación podría decirnos algo sobre la potencial distribución de la vida en nuestra galaxia. El agua en esas regiones se congela mayormente sobre los gránulos de polvo, que son los bloques estructurales de los cometas. Se piensa que los cometas trajeron mucha agua y otros elementos a la joven Tierra y pueden haber ayudado a generar la vida. Y ya que todas esas nubes frías son esencialmente iguales, no se puede subestimar el hecho de que las condiciones prebióticas parecen estar distribuidas en forma amplia”.

¿Qué es lo que sigue?

“Una interesante pregunta que debemos hacernos es: ¿porqué hay allí afuera vapor de agua?” dice Allamandola. “La temperatura es de casi el cero absoluto, y se podría esperar que toda el agua estuviera congelada.”
Los astrónomos esperan que los futuros telescopios espaciales infrarrojos ayudarán a contestar este tipo de preguntas. La Instalación Telescopio Infrarrojo Espacial de la NASA (Space Infrared Telescope Facility: SIRTF por sus siglas en inglés) debe ser lanzada en julio de 2002, y el Herschel de la ESA será puesta en órbita en 2007. Estos telescopios espaciales penetrarán aún más profundamente en las frías y oscuras regiones donde la formación de las estrellas y de los planetas comienza inicialmente.