El telescopi Webb revela com va arribar l’aigua a la Terra primitiva

¿Com es formen els planetes, també la Terra, a partir de pols i gas estel·lar?

Les estrelles nounades solen passar per un estadi juvenil en el qual la intensa radiació que emeten escombra l’entorn gasós a partir del qual es formen pel col·lapse gravitatori d’una nebulosa. Al desaparèixer el gas nebular, la temperatura als voltants de les estrelles decreix prou per permetre que petits minerals i, a més distància, gels i matèria orgànica, es condensin. Aquests materials xoquen i formen agregats que s’acumulen al voltant de les estrelles joves, formant els anomenats discos protoplanetaris.

Aquestes enormes estructures, formades inicialment per diminutes partícules de pols i gas que envolten les estrelles joves, acaben formant cossos quilomètrics com els asteroides i els cometes. De les col·lisions entre aquests primers cossos sòlids, en escales temporals molt més grans, sorgiran més tard els planetes rocosos com la Terra.

El que avui ens ocupa és explorar, amb el revolucionari telescopi espacial James Webb, com viatja l’aigua en aquests sistemes planetaris primigenis.

Aigua gelada des dels confins

En general existeixen dos tipus de discos protoplanetaris, els anomenats compactes i els estesos. El telescopi espacial JWST acaba de revelar els processos de transport d’aigua i volàtils a l’interior dels discos protoplanetaris.

En concret, l’article que veu ara la llum presenta espectres JWST-MIRI de quatre discos protoplanetaris seleccionats, dos de cada tipus, per comprovar si el vapor d’aigua dins de la línia del gel està regulat per la deriva dels materials sòlids que es formen al seu interior.

Aquests discos són molt dinàmics. Les petites roques sòlides són, en realitat, amalgames de petits minerals micromètrics, gels i matèria orgànica que xoquen entre si. Formen agregats porosos que poden incorporar gel fàcilment.

En regions fredes de l’exterior del disc, l’aigua tendeix a condensar i a formar capes de gel sobre aquestes diminutes roques. La presència d’aquestes capes gelades fa que les partícules aconsegueixin difondre’s millor en un medi amb alt vapor d’aigua, com passa a l’interior dels discos compactes, a diferència d’aquells discos en els quals aquest vapor escasseja.

Aigua a la Terra des d’una edat molt primerenca

Això és clau perquè la Terra es va formar a prop del Sol en un entorn calent i, per tant, amb relativa escassetat d’aigua. No obstant, aquest mecanisme deuria funcionar durant prou temps per hidratar la regió de formació del nostre planeta i aconseguir que la Terra tingués aigua des d’una edat primerenca.

La raó d’aquestes diferències en els discos protoplanetaris s’explica de manera elegant i senzilla: els capritxosos camins de l’aigua a bord dels materials que formen aquests discos.

Els espectres de l’aigua desxifren els seus secrets

L’enorme poder de resolució de l’espectròmetre de l’infraroig mitjà (MIRI) permet obtenir espectres d’aigua molt detallats. Això ha revelat un excés d’emissió en les línies espectrals dels materials que formen els discos compactes en comparació amb els discos estesos. Aquest excés d’emissió mostra que hi ha un component fred que s’estén a una distància d’aquestes estrelles, entre una i deu vegades la que separa la Terra del Sol en el nostre sistema planetari.

L’emissió d’aigua freda es deu a la sublimació del gel i la difusió d’aquest vapor a través del disc. Això implica que aquests agregats rocosos i coberts de gel es desplacen de manera més eficient cap a les regions pròximes a l’estrella si hi ha suficient vapor d’aigua, una cosa que passa en discos compactes.

Les roques diminutes exerceixen un paper fonamental: s’encarreguen de transportar grans quantitats d’aigua i altres de volàtils a les regions internes del disc on es formen els embrions dels planetes rocosos.

Notícies relacionades

¿Què són les tempestes solars?

Aquestes són les feines que porten més infelicitat

Al decaure cap a l’estrella, aquests materials tendeixen a acumular-se i creen els anells toroidals i espais buits propis dels discos protoplanetaris estesos. La formació primerenca de planetes gasosos gegants, com el mateix Júpiter, pot exercir un paper fonamental actuant de barrera per al pas d’aquests materials cap a regions més internes.

Qui hauria dit que, gràcies a aquests capritxosos i intricats camins seguits per l’aigua a bord de diminutes roques, avui dia la Terra tindria el líquid element, capaç de transformar-lo en un món oceànic i oasi de vida.