En el vídeo de hoy os corto varios meteoritos de mi colección por la mitad (y debo decir que me lo he pasado bastante bien haciéndolo) para enseñaros cómo es el interior de diferentes meteoritos y también hablar de su origen y el pasado del sistema solar. ¡Espero que os guste!
El cambio climático se nos está yendo de las manos. Nueve de los diez años más calurosos de los que se tienen constancia han ocurrido durante la última década y, aunque los registros de estos datos empiezan en 1880, las reconstrucciones de temperatura basadas en el registro vegetal y geológico sugieren que estos últimos años podrían haber sido los más calurosos desde hace siglos o incluso milenios. Y, encima, ahora parece que podríamos estar llegando a una situación de cambio climático irreversible.
Hace tiempo que quería escribir esta entrada y no acababa de animarme a hacerlo porque la gente tiende a llevar este tipo de artículos al terreno político (un tema que no me interesa en lo más mínimo), pero, viendo cómo se aplauden los cierres de centrales nucleares mientras el clima se viene abajo cada vez más deprisa, no me quedo tranquilo si no lo digo: dado el contexto actual, no nos podemos permitir el lujo de ignorar la energía nuclear, porque ahora la necesitamos más que nunca.
¡¿Pero cómo se te ocurre defender la energía nuclear?! ¡¿Es que no te importa la naturaleza?! ¿¡O es que algún magnate de la energía o un partido político te está pagando para que defiendas esta abominación!?
Frena un poco, voz cursiva. Esta entrada no tiene nada que ver con intereses económicos, ni con ideologías, ni con política. Quiero dejar esto bien claro antes de empezar porque es algo que se dice a menudo para desacreditar cualquier opinión contraria sin aportar ningún argumento. De hecho, precisamente defiendo la energía nuclear porque me importa el medio ambiente y creo que es la única tecnología que puede evitar la catástrofe climática hacia la que nos dirigimos.
Por tanto, me gustaría que considerases la información de esta entrada, basada en cifras y no en opiniones personales (si hay alguna, lo avisaré). Es posible que al final del artículo encuentres que la energía nuclear es un aliado muy valioso y no el agente del apocalipsis que les gusta pintar a los medios sensacionalistas.
Lo puedo intentar, pero no prometo nada.
Algo es algo. Empecemos.
En primer lugar, las centrales nucleares tienen la gran ventaja de que generan muy poco dióxido de carbono (CO2), el famoso gas que es el principal responsable del calentamiento de nuestro planeta y que causará más daño ecológico y económico que cualquier otro subproducto de la actividad humana hasta la fecha.
Sí, bueno, a lo mejor «muy poco» dióxido de carbono hace que las centrales nucleares sean una mejor opción que el carbón o que el gas natural, pero siguen produciendo CO2 de todas maneras. Prefiero que se cubran las necesidades energéticas del planeta usando una fuente libre de emisiones de gases de efecto invernadero, como la energía solar o la eólica, gracias.
Me parece una conclusión muy precipitada, voz cursiva, porque hay un dato que no has considerado: todas las formas de generación de energía tienen asociadas unas emisiones de dióxido de carbono, incluidas las renovables. De hecho, proporcionalmente, las centrales nucleares emiten menos CO2 que los paneles solares y están a la par con la energía hidroeléctrica y la eólica. Aquí te dejo una tabla en la que se comparan las emisiones de cada tecnología:
¿Pero qué dices? ¿Cómo va una central nuclear a emitir menos CO2 que una planta fotovoltaica o una eólica? ¿Tú ves que los paneles solares o las turbinas echen humo por algún lado, alma de cántaro?
Pues así es, lo creas o no.
Esto se debe a que, como cualquier otro aparato destinado a producir energía, las placas solares y las turbinas eólicas se tienen que construir: hay que minar los materiales del suelo, procesarlos, fabricar las máquinas y transportar esas máquinas hasta el lugar en el que serán instaladas… Y durante todo el proceso se utilizan combustibles fósiles que, por supuesto, emiten dióxido de carbono.
Por tanto, para calcular cómo de eficiente es una tecnología se deben tener en cuenta todas las emisiones que produce desde que se fabrica hasta que se deja de utilizar y luego comparar esta cifra con la cantidad de energía que genera a lo largo de su vida útil. Por este motivo se suele cuantificar la eficiencia de una fuente de energía en función de las toneladas de CO2 que habrá emitido por cada gigavatio-hora (GWh) de energía que haya generando al final de su vida (1 GWh es más o menos la energía que consumen 700.000 hogares).
Sabiendo esto, el gráfico de arriba refleja que, aunque no produzcan CO2 mientras están en funcionamiento (quitando las tareas de mantenimiento), las placas solares generan poca energía en comparación con las emisiones asociadas a su construcción. Como resultado, proporcionalmente emiten más CO2 que las centrales nucleares o las hidroeléctricas, que tampoco producen gases de efecto invernadero mientras están en activo y que, además, generan grandes cantidades de energía que compensan con creces el dióxido de carbono emitido cuando se fabrican. Dicho de otra manera: si quieres utilizar paneles solares para generar tanta energía como con una central nuclear, terminarás emitiendo una cantidad mayor de gases de efecto invernadero.
Otra gran ventaja que tienen las centrales nucleares respecto a las renovables es que son una fuente de energía muy compacta y apenas ocupa espacio (esto podría calificarse un poco como opinión personal, porque depende de las ganas que tenga cada uno de quitarle espacio a la naturaleza) . Por ejemplo, hay que cubrir un área de entre 16 y 24 kilómetros cuadrados con paneles solares para producir tanta energía como una central nuclear modesta de 1 GW. En comparación, una central nuclear así ocupa de media unos 3,3 kilómetros cuadrados… Y, además, la planta fotovoltaica sólo producirá esa cantidad de energía en condiciones óptimas y no funcionará por la noche, mientras que la nuclear proporcionará esa energía de manera constante.
Las turbinas eólicas comparten este mismo problema: aunque son más eficientes que las placas solares en términos de emisiones, se necesitan entre 333 y 667 turbinas (con una separación de varios cientos de metros entre cada una de ellas) para generar tanta energía como una central nuclear de 1 GW. Y, de nuevo, las turbinas sólo producirán esa cantidad de energía cuando las condiciones sean ideales.
Vaya, vaya… Veo que te estás metiendo mucho con las renovables, ¿eh? ¿Por qué será?
Simplemente porque la retórica de que debemos apostar por un futuro 100% renovable es muy popular, cuando realmente son métodos muy ineficientes de producir energía. Ojo, que no estoy diciendo que las renovables no tengan un nicho de mercado como fuentes de energía complementarias a pequeña escala, como por ejemplo poniendo paneles solares en los tejados de los edificios. Mi argumento es que es una mala idea utilizar estas tecnologías para abastecer la demanda energética a gran escala porque ocupan mucho espacio para la poca energía que producen y sus emisiones de CO2 son similares o superiores a las de la energía nuclear. Y, más importante aún, no se pueden adaptar a la demanda energética en un momento dado porque la cantidad de energía que producen depende de las condiciones climáticas cambiantes.
Por eso es una pena que, dado el contexto actual, se demonice tanto la energía nuclear: una tecnología limpia y compacta que produce muchísima energía de manera continua.
Bueno, eso de que es una tecnología «limpia» es un poco relativo… A lo mejor la gente está en contra de la energía nuclear porque los residuos radiactivos no son tan limpios como dices, ¿sabes?
En una cosa estoy de acuerdo, voz cursiva: mucha gente se tira de los pelos cuando escucha hablar de los residuos radiactivos, pero creo que precisamente lo hace porque tiene una idea muy equivocada (y exagerada) de lo que es el combustible nuclear, cómo se gestiona y cuáles son sus riesgos. Y creo que esa falta de información proviene del hecho de que la mayor parte de la población no sabe qué es exactamente la radiación o por qué el material radiactivo se usa como combustible.
Voy explicar rápidamente qué son los residuos nucleares, para que veas que no tienen nada que ver con el líquido verde y brillante de las películas.
Para producir energía, las centrales nucleares utilizan unas varillas compuestas por pequeños cilindros sólidos de dióxido de uranio enriquecido apilados en el interior de unos tubos de circonio. Un conjunto de varillas forma un elemento combustible.
¿Y qué significa que el uranio esté enriquecido?
Buena pregunta, voz cursiva.
En la Tierra, el uranio se pueden encontrar en la naturaleza formando minerales como la torbernita o la uraninita. Lo curioso es que cualquier mineral de uranio que se extrae del suelo contiene dos isótopos (o «versiones») de este elemento: el uranio-235, que representa el 0,7% de los átomos, y el uranio-238, que compone el 99,3% restante. El 235 y el 238 simplemente reflejan el número de partículas que contiene cada versión de este elemento en el núcleo de sus átomos. Dicho de otra manera, simbolizan que el uranio-235 tiene 3 neutrones menos en su núcleo que el uranio-238 (hablaba con más detalle sobre el tema de los isótopos en esta otra entrada).
Pero esos 3 neutrones de diferencia son muy importantes, porque la cantidad de protones y de neutrones que contiene un átomo en su núcleo determina si ese núcleo es estable o no. Los núcleos inestables tienden a expulsar las partículas que les sobran para ganar estabilidad… Y esas partículas que salen despedidas a gran velocidad son a lo que llamamos radiación nuclear (volveré a este tema en un momento).
Estos son los tipos de radiación que suele emitir un núcleo atómico cuando es inestable (o radiactivo, que es lo mismo):
Pero existe otro tipo de núcleos atómicos inestables que, en vez de emitir alguna partícula suelta para estabilizarse, se parten en dos, produciendo dos nuevos núcleos distintos. Este es el proceso que se llama fisión nuclear y es el que nos interesa hoy.
Los 3 neutrones de diferencia hacen que el uranio-235 sea lo bastante inestable como para que sus núcleos tiendan a dividirse en dos de forma espontánea cuando absorben un neutrón, liberando un montón de energía durante el proceso (algo que el uranio-238 no puede hacer). Este principio es el que se aprovecha las centrales nucleares para generar energía: se disparan neutrones contra el combustible y los átomos de uranio-235 de los cilindros los absorben y se dividen, expulsando más neutrones que a su vez provocan la fisión de otros átomos y generan aún más energía.
¿Y cómo se supone que se puede generar energía a partir de unos átomos que se rompen?
Pues porque, como comenté en esta entrada sobre la temperatura máxima posible, lo que interpretamos como calor no es más que un reflejo de lo rápido que están moviéndose los átomos o las moléculas de un objeto. Por tanto, durante las reacciones de fisión nuclear, los núcleos de uranio-235 que se rompen y los neutrones que salen despedidos tras la fisión sacuden los átomos que los rodean… Y ese aumento de velocidad de los átomos en el interior de los cilindros de uranio enriquecido se traduce en un incremento de su temperatura.
O sea, que el combustible de una central nuclear es un material sólido que no se quema ni produce gases, como los combustibles fósiles, sino que simplemente se mantiene caliente gracias a la energía liberada por los átomos de uranio que se están rompiendo constantemente en su interior (la superficie de las varillas alcanza unos 300ºC).
Eso sí, como hemos visto, sólo el uranio-235 se puede fisionar así que, para que la reacción se sostenga, su proporción en el combustible se debe incrementar desde el 0,7% que se encuentra en los minerales hasta entre un 3,5% y un 5%. Y eso es a lo que se llama enriquecer el uranio: simplemente se toma el uranio que ya está en la naturaleza y se cambia la proporción de los isótopos que contiene.
Dicho todo esto, el calor que desprende el combustible de un reactor nuclear se utiliza para calentar el agua que lo rodea, convirtiéndola en vapor que hace girar la turbina que produce la electricidad, como en cualquier otro tipo de central térmica. De hecho, al contrario de lo que mucha gente cree, el «humo» que sale de las chimeneas de las centrales nucleares no es más que vapor de agua… Y no hace falta que os preocupéis por la posible radiactividad de ese vapor, porque no se trata del agua que ha estado en contacto con el material radiactivo del combustible, sino la del circuito de refrigeración, que circula por otros conductos y no se mezcla con ella.
Imagen sacada de esta animación.
Pero, por supuesto, el combustible nuclear no dura para siempre: a medida que las reacciones de fisión avanzan en el interior de los cilindros, el número de átomos de uranio-235 que quedan en los elementos combustibles disminuye y su temperatura va bajando. Tras aproximadamente un 4,5 años de operación en el que la central produce energía las 24 horas del día, se agota el uranio-235 y toca cambiar los cilindros de dióxido de uranio por combustible nuevo (concretamente, las centrales pasan por 3 ciclos de 18 meses y en cada uno de ellos se sustituye un tercio de los elementos combustibles). Esos cilindros usados son ahora residuos nucleares.
Y esos peligrosos cilindros de uranio radiactivo son precisamente lo que hace que gente esté en contra de la energía nuclear, muchacho.
A ver, voz cursiva, es cierto que no sería buena idea ponerse a hacer malabares con esos cilindros, pero el peligro que representa una cosa depende de cómo la gestiones. Y los residuos derivados de la producción de energía nuclear presentan dos grandes ventajas que permiten contenerlos con facilidad.
Por un lado, ocupan muy poco espacio porque el combustible nuclear genera cantidades inmensas de energía a partir de muy poco material (1 kg de dióxido de uranio enriquecido produce tanta energía como 10.000 kg de petróleo o 14.000 kg de carbón). Por ejemplo, un reactor nuclear de 1 GW utiliza sólo 27 toneladas de combustible al año, una masa que, teniendo en cuenta que la densidad del dióxido de uranio es de casi 11.000 kilos por metro cúbico, ocupa un volumen de algo más de dos metros cúbicos (el equivalente a un cubo de 1,5 metros de lado, más o menos).
Además, como estos residuos son sólidos, se pueden contener y transportar con facilidad hasta un lugar donde no molesten a nadie, algo que no se puede hacer con los gases de efecto invernadero o las partículas contaminantes que emite la quema de combustibles fósiles.
¿Pero cómo no van a molestar a nadie? ¡Se trata de combustible nuclear! ¿Qué hay de la radiación que emite?
Como hemos visto, la radiación nuclear no son más que partículas que salen despedidas de los átomos radiactivos (y algún que otro rayo gamma) y nos pueden hacer daño de dos maneras, según la cantidad a la que estemos expuestos:
Ahora bien, aunque ninguno de estos escenarios suena agradable, estos efectos nocivos son muy fáciles de evitar: como las partículas y los rayos gamma tienen que impactar contra nuestras células para poder hacernos daño, basta con colocar los materiales radiactivos tras una barrera que bloquee la radiación para que no pueda alcanzar a nadie.
Distintos tipos de radiación nuclear y la manera de bloquearlos. (Imagen original)
Este es el motivo por el que los residuos nucleares se almacenan en instalaciones subterráneas excavadas a una profundidad que varía según su localización, pero que suele rondar los 500 metros. De esta manera, además del escudo que suponen los propios barriles en los que se encapsulan, los residuos están separados del mundo exterior por centenares de metros de roca que detienen la radiación e impiden que dañe a ningún ser vivo.
Además, para evitar que el agua disuelva los residuos nucleares y que el material radiactivo se filtre entre las rocas (aunque ya de por sí se eligen localizaciones donde esto no supondría un peligro), el contenido de los barriles se vitrifica, de modo que los residuos quedan encapsulados en un bloque sólido de vidrio que es químicamente inerte. Y no sólo se vitrifica el combustible usado: se hace lo mismo con otros materiales que han acabado contaminados durante el funcionamiento de la central y con los elementos radiactivos extraídos del agua del reactor.
Por supuesto, el tema de la gestión de los residuos nucleares es mucho más complejo de lo que puedo explicar aquí, pero podéis encontrar un montón de información adicional en los hilos de Twitter de Operador Nuclear. De hecho, os recomiendo que sigáis su perfil y echéis un vistazo a los hilos que va abriendo para encontrar información fiable sobre la energía nuclear y los mitos que circulan en torno a ella.
Ya, vale, pero hay algo que no tienes en cuenta: los residuos radiactivos emiten radiación durante miles de años. Durante ese tiempo pueden pasar muchas cosas aunque estén bajo tierra…
Es verdad, voz cursiva, pero precisamente por eso los residuos se almacenan en instalaciones que se encuentran en regiones que no están geológicamente activas, para minimizar ese riesgo. De esta manera, aunque las instalaciones fallaran o quedaran bloqueadas por algún derrumbe, el material seguiría estando confinado en un lugar seguro bajo tierra, sin poder molestar a nadie.
Como nota adicional, los residuos nucleares no siempre están condenados a pasar varios miles de años bajo tierra: debido a la descomposición radiactiva de los átomos de combustible usado, en su interior se sintetizan constantemente elementos químicos que no se suelen encontrar en grandes cantidades en la naturaleza (hablaba del proceso en esta entrada). Como resultado, de los residuos nucleares se pueden extraer elementos muy útiles que serían muy difíciles de conseguir de otra manera, como por ejemplo el americio que llevan los detectores de humo o algunos isótopos radiactivos que se utilizan en medicina para tratar ciertos tipos de cáncer.
Por supuesto, ninguna forma de energía puede garantizar la seguridad al 100% y siempre existe la remota posibilidad de que ocurra algún fallo. Pero, para que veas que cómo de segura es la energía nuclear, por muy mala imagen que tenga, no hay más que mirar los datos de mortalidad asociada a cada fuente de energía en relación a la cantidad de energía que produce. Y ellos se puede ver claramente que la energía nuclear es la más segura de todas (especialmente en países donde está más regulada, como EEUU).
Sí, claro, a ver quién se cree eso. ¿Y qué hay del peligro de los accidentes nucleares, como Chernobyl? ¿O Fukushima?
Sobre los dos accidentes y sus consecuencias se han dicho muchas exageraciones que podéis ver refutadas en este hilo de Operador Nuclear o en este otro de Ecos del Futuro. En cualquier caso, el mensaje es que un accidente como el de Chernobyl no podría ocurrir en las centrales nucleares modernas y el caso de Fukushima no fue tan desastroso como sugiere todo el sensacionalismo que surgió a su alrededor. De hecho, la fuga de la central no provocó ni una sola muerte por la radiación liberada.
En realidad, por sorprendente que pueda parecer y como se puede ver en el gráfico de arriba, cuando se tienen en cuenta todas las muertes que causa cada sector energético (tanto las derivadas de las emisiones de sustancias nocivas emitidas durante la fabricación o el funcionamiento como los accidentes que ocurren durante el proceso de fabricación), la energía nuclear es la que menos muertes causa en proporción con la cantidad de energía que produce. Es decir: que si intentáramos abastecer la demanda energética global actual con cualquier otra tecnología, renovable o no, fallecería más gente que si lo hiciéramos con energía nuclear.
Por supuesto, habrá quién argumente que las muertes derivadas de la fabricación y mantenimiento de cada tecnología no deberían incluirse en este gráfico, pero, aun así, los datos reflejan muy bien que, a pesar de la huella que episodios como Chernobyl han dejado en el imaginario colectivo, la energía nuclear es una tecnología perfectamente segura.
En definitiva, la mayor parte de la demanda energética actual de nuestro planeta se está cubriendo con combustibles fósiles, unas sustancias que generan mucha energía, pero que no sólo están llenando la atmósfera de cantidades ingentes de dióxido de carbono que están alterando el clima del planeta, sino también de partículas contaminantes que producen enfermedades respiratorias y matan a millones de personas cada año. Por desgracia, las energías renovables no van a erradicar estos problemas porque son demasiado ineficientes y tienen un mayor impacto en la naturaleza del que la gente suele pensar (tanto por sus emisiones como por el espacio que ocupan). Además, si se continúan cerrando centrales nucleares, se seguirán utilizando combustibles fósiles para proporcionar la energía que las renovables no pueden abastecer… Porque, al fin y al cabo, si dependes de las renovables, siempre necesitarás tener algún medio para producir energía cuando las renovables no puedan hacerlo.
En resumen, creo que las ideologías y la política son irrelevantes en este debate. Simplemente no nos podemos permitir el lujo de seguir ignorando la energía nuclear: una tecnología segura, fiable y limpia, además de la única capaz de abastecer la monstruosa demanda energética de nuestra sociedad y al mismo tiempo paliar (o, a la larga, frenar) los efectos del cambio climático.
Y hasta aquí el artículo de hoy. De nuevo, si os interesa obtener más información fiable sobre energía nuclear, os vuelvo a recomendar que sigáis a Operador Nuclear en Twitter y que echéis un vistazo a este artículo que escribió en Naukas.
Hoy os traigo un nuevo vídeo en el que extraigo un metal a partir de un mineral para añadirlo a mi colección de elementos. Esta vez le toca al hierro, un elemento que ahora no estoy seguro de haber conseguido obtener en el pasado (hice un vídeo sobre ello hace un par de años, pero es probable que el polvo que obtuve no fuera hierro puro), así que he probado un nuevo método para asegurarme de extraerlo en forma metálica y quedarme tranquilo.
¡Espero que os guste!
Hace unas semanas escribí una entrada sobre el origen de los lagos y ríos de hidrocarburos que cubren Titán, la luna de Saturno, pero creo está feo haber colgado ese artículo sin haber mencionado antes de dónde salió todo ese líquido que cubre un cuerpo de nuestro sistema solar que es mucho más cercano y querido: la Tierra.
Así que, con esta excusa tan mala a modo de introducción, entremos en materia.
Un detalle que llama la atención cuando vemos las fotos de distintos mundos del sistema solar es la cantidad de agua que hay en la Tierra y su aparente ausencia en el resto de los planetas. Pero, aunque no lo parezca a simple vista, el agua es una sustancia muy abundante en el espacio porque está compuesta por átomos de oxígeno e hidrógeno, dos de los elementos más comunes del universo.
De hecho, en realidad el agua se puede encontrar en muchos lugares de nuestro sistema solar, desde las trazas de vapor de agua que hay en la atmósfera de los gigantes gaseosos, pasando por el hielo que cubre algunos satélites como Europa, Encélado o Tritón y hasta en los cuerpos congelados del exterior del sistema solar, como los planetas enanos o los cometas. O sea, que en el sistema solar hay bastante agua, pero se encuentra mayoritariamente en forma de hielo o vapor y no en estado líquido, que es como estamos acostumbrados a verla.
Llegados a este punto, es posible que los más interesados en la astronomía hayáis notado que todos los cuerpos celestes con agua que acabo de mencionar se encuentran más allá de Júpiter, lejos del sol. Esto se debe a que lo verdaderamente difícil no es encontrar agua en el sistema solar, sino encontrarla en los planetas que están cerca del sol. De ahí que sea intrigante que en la Tierra haya tanta agua.
¿Entonces de dónde viene toda el agua de la Tierra? ¿Y por qué hay tanta en las regiones exteriores del sistema solar?
Gracias por esta intervención tan oportuna para encaminar la entrada, voz cursiva. Para entender de dónde viene el agua de la Tierra, tendremos que hablar brevemente sobre la formación del sistema solar.
Como ya he comentado otras veces, el sistema solar se formó a partir de una gran nube de polvo y gas que colapsó sobre sí misma por su propia gravedad. Mientras el sol tomaba forma en el centro de la nebulosa, el material que lo rodeaba iba colisionando y agrupándose en masas cada vez mayores que, debido a su creciente campo gravitatorio, atraían aún más material. Con el tiempo, el tamaño de estas masas fue incrementando hasta dar lugar a los planetas y satélites que conocemos en la actualidad… Y el material «sobrante» sigue vagando por el espacio hoy en día en forma de asteroides y cometas.
El proceso de formación planetaria está muy bien ilustrado en esta animación:
Ahora bien, en relación con el tema que nos ocupa hoy, hubo dos factores determinaron cuánta agua llegaría a contener cada cuerpo de nuestro sistema solar.
Por un lado, el sol está caliente, así que, lógicamente, cuanto más nos alejamos de él, más frío hace. Por otro lado, la nebulosa solar que dio lugar al sistema solar contenía diferentes tipos de compuestos volátiles (entre ellos, el agua) que en el espacio permanecen en forma de gas por encima de una temperatura determinada. Como resultado, el sistema solar primigenio el agua estaba dividido en dos regiones distintas: los alrededores del sol, donde el agua se mantenía en estado gaseoso debido a las altas temperaturas, y el sistema solar exterior, la región en la que el frío permitía que las moléculas de agua se unieran entre ellas y formaran masas de hielo que podían ser atraídas con facilidad hacia los cuerpos celestes que estaban en proceso formación. La frontera que separaba las dos regiones es la llamada línea de congelación del agua del sistema solar, que en la actualidad se encuentra entre Marte y Júpiter.
Es decir, que las regiones alejadas del sol están llenas de mundos helados porque eran los únicos lugares en los que el agua podía formar masas de hielo en el sistema solar primigenio. Poco a poco, esos pedazos de hielo fueron chocando con el resto de escombros espaciales y uniéndose con ellos para formar objetos congelados cada vez más grandes, como ciertos satélites, los planetas enanos y los cometas que se pueden encontrar en el sistema solar exterior.
Por tanto, una de las ideas que se barajan en la actualidad es que nuestro planeta no contenía agua cuando se formó (o contenía muy poca) porque se encontraba demasiado cerca del sol y que, a lo largo de millones de años, el agua fue llegando a la superficie de la Tierra a bordo de los asteroides y cometas que impactaban contra ella y que se habían formado más allá de la línea de congelación del agua.
Comprendo. Entonces, ¿el agua de nuestros océanos vino de asteroides y cometas por igual? ¿O uno de los dos contribuyó más que el otro?
Pues aún no se sabe con total seguridad qué tipo de objeto fue el que trajo más agua a la Tierra, voz crusiva. Pero hay una manera de obtener pistas.
En la naturaleza existen dos «tipos» de agua: el agua normal y el agua pesada, que es un 11% más densa. Hablé de este tipo de agua en este otro artículo, pero, en resumidas cuentas, la diferencia entre las dos es que las moléculas de agua pesada contienen una forma del hidrógeno llamada deuterio que, en lugar de tener un sólo protón en su núcleo, contiene un protón y un neutrón. El deuterio tiene el doble de masa que un átomo de hidrógeno corriente porque posee dos partículas en su núcleo en lugar de una y, por tanto, las moléculas de agua que contienen algún átomo de deuterio en lugar de los de hidrógeno son ligeramente más «pesadas». De ahí su nombre, claro.
Total, que, en nuestro planeta, la proporción entre el deuterio (D) y el hidrógeno (H) del agua (el ratio D/H) es de 1 átomo de deuterio por cada 8.000 de hidrógeno «normal». Eso significa que, estudiando cuál es la proporción de hidrógeno y deuterio en otros cuerpos celestes, se puede buscar cuál tiene la más similar a la de la Tierra y deducir qué objetos trajeron el agua hasta aquí.
De momento, los resultados son los siguientes:
En este gráfico aparecen representadas las proporciones de hidrógeno y deuterio en distintos cuerpos del sistema solar. La línea azul marca la proporción que contiene el agua en la Tierra y se puede ver que es muy superior a la del medio interestelar que nos rodea (ISM) y a la de la nebulosa que dio lugar a nuestro sistema solar (Protosolar) , así que la Tierra no pudo haber adoptado su agua de su entorno durante su formación. Curiosamente, los cuatros gigantes gaseosos del sistema solar (J, S, U, N) sí que parecen tener una concentración similar, de modo que seguramente absorbieron el agua de esta nebulosa mientras se formaban.
En el gráfico también aparecen las concentraciones de hidrógeno y deuterio de 5 cometas de largo recorrido, un tipo de cometas provienen de una región de lejana del sistema solar llamada nube de Oort. El ratio D/H de estos cometas es bastante mayor que el del agua de la Tierra, por lo que más probable es que la contribución de estos objetos a los océanos de nuestro planeta fuera muy pequeña o nula. En cambio, la proporción de hidrógeno y deuterio de nuestros océanos sí que es similar a la del agua que contienen tanto los meteoritos carbonáceos como un cometa de la familia de Júpiter. Los primeros objetos son pedazos de asteroides que tienen un alto contenido en carbono (llamados condritas carbonáceas) y el segundo forma parte de un grupo de cometas que tienen órbitas cercanas al sol y que se cree que proceden del cinturón de Kuiper, una región exterior del sistema solar, pero que está mucho más cerca del sol que la nube de Oort.
Por tanto, parece probable que el agua de nuestro planeta proviniera de un tipo de asteroides caracterizados por su contenido en compuestos de carbono y tal vez también de los cometas de recorrido corto, aunque con una sola medición no se puede asegurar que todos los cometas de este tipo tengan una proporción de hidrógeno y deuterio similar.
PERO.
Aun así, esta explicación sólo tiene sentido si se asume que la proporción de hidrógeno y deuterio del agua de los océanos ha permanecido constante desde que nuestro planeta se formó, hace 4.600 millones de años… Y eso es algo que no se sabe con certeza, porque existen mecanismos que podrían haber cambiado esa proporción a lo largo de la historia geológica del planeta, como sugiere este paper.
Por tanto, si la proporción de deuterio hubiera sido mucho mayor cuando la Tierra se formó, eso significaría que nuestro planeta podría haber heredado su hidrógeno directamente de la nebulosa presolar. Si este fuera el caso, el agua no habría llegado a la Tierra a bordo de asteroides y cometas, sino que se podría haber formado directamente sobre el planeta a través de las reacciones de oxidación entre el hidrógeno de su atmósfera primitiva y los óxidos que contenía el magma que inundaba su superficie durante su infancia.
Ahora bien, descubrir si la proporción de deuterio e hidrógeno del agua de nuestro planeta ha cambiado con el tiempo es una tarea complicada, porque la actividad tectónica renueva la superficie de la Tierra constantemente y rocas terrestres primigenias que pudieron haber conservado alguna muestra de agua primitiva se perdieron bajo la corteza terrestre hace mucho tiempo. Se cree que algunas rocas originales podrían haber sobrevivido inalteradas en las profundidades del manto terrestre, pero, claro, conseguir muestras de esta región del planeta es más bien complicado.
Aun así, se ha descubierto que las muestras de rocas lunares contienen el mismo ratio D/H que la Tierra. Teniendo en cuenta que la Luna se formó a partir de material terrestre (como explicaba en esta otra entrada) y que ese material habría descansado sobre ella inalterado durante miles de millones de años porque nuestro satélite está geológicamente inactivo, esto parece indicar que la proporción de deuterio e hidrógeno de nuestro planeta se ha conservado desde su formación.
Por tanto, aunque de momento no se sabe con seguridad cuál es el origen exacto del agua de nuestro planeta, las evidencias parecen favorecer la hipótesis de que la proporción de deuterio e hidrógeno no ha cambiado a lo largo de la historia de la Tierra y que, como resultado, lo más probable es que el agua llegara a nuestros océanos a bordo de asteroides y, más concretamente, de un tipo de asteroides pertenecientes a la familia de las condritas carbonáceas.
Así que, la próxima vez que vayáis a la playa y entréis en el agua, os podéis comer el tarro pensando que el líquido en el que os estáis bañando proviene del espacio.
Eh, eh, no te flipes con las conclusiones, que tampoco es para tanto: todo el material de la Tierra vino del espacio.
Touché, voz cursiva.