¿Por qué el agua está tan altamente concentrada en la Tierra? ¿Es posible que cada sistema solar contenga agua en concentraciones similares por las mismas razones?

El agua es una de las sustancias más abundantes en el universo, siendo una configuración bastante estable del primer y tercer elemento más abundantes en el universo, hidrógeno y oxígeno, respectivamente. Entonces, el hecho de que haya mucho en la Tierra no debería sorprendernos, lo que hace que la Tierra sea especial es el agua LÍQUIDA.

El agua líquida es muy difícil de tener. Si hace demasiado calor será un gas, demasiado frío y es sólido. También lo necesitas bajo presión, pero no demasiado. Demasiada presión y también quiere convertirse en un sólido, muy poca presión y querrá ser un gas independientemente de la temperatura (coloque un cubito de hielo en el vacío y su superficie comenzará a sublimarse directamente de un sólido a un gas) .

En las noticias se suele hablar mucho sobre “¡Agua encontrada en Marte!” o en exoplanetas, lo que lleva a la conclusión de que a) no sabíamos que había agua en Marte yb) que encontrar agua es algo especial. La confusión surge de cómo los medios informan tales noticias, en particular ignoran los detalles que no significarán mucho, en todo caso, para su audiencia. Para empezar, ¿es el descubrimiento de agua en fase gaseosa, líquida o sólida? Si es sólido, ¿cuál de las diecisiete fases diferentes de hielo de agua es? Si el líquido es agua corriente (lo que implica algún mecanismo para moverlo de una altitud más baja a una más alta), ¿o simplemente agua estancada? ¿Es agua corriente o evidencia de agua pasada? ¿Se descubrió en la atmósfera, los polos, en la superficie, justo debajo de la superficie, etc.? Todos estos aspectos simplemente se ignoran y se recopilan bajo el título “descubrimiento de agua”, lo que significa que hemos descubierto agua en Marte muchas, muchas, muchas veces, y continuaremos haciéndolo durante algún tiempo.

Hemos descubierto el agua en la atmósfera como un gas (y como un sólido), en los polos como un sólido (que yo sepa, no tenemos datos reales sobre qué fase de hielo es, ya que nunca envió un módulo de aterrizaje a cualquiera de los postes, pero sabemos la temperatura y la presión, así que tenemos una idea bastante buena), y en pequeñas cantidades como un sólido justo debajo de la superficie (solo hemos cavado hasta donde las pequeñas palas pueden cavar, pero esto implica mayores volúmenes más abajo). Descubrimos evidencia de agua líquida inmóvil y en el pasado (Opportunity ha tomado fotos de pequeñas bolas de cosas que probablemente se formaron en el agua, mientras que Curiosity ha tomado fotos de características que se verían como en casa en las orillas de un lecho de río seco) . Incluso hemos descubierto evidencia de CORRIENTE de agua corriente en la superficie (vea la secuencia de imágenes a continuación) en forma de parches oscuros en las laderas que se iluminan y se funden con el color de la tierra circundante en el transcurso de unos meses (se sugiere que esto podría sean flujos de alta salinidad que disminuyan significativamente la temperatura de congelación). Hay evidencia de mares subterráneos (¿sub-arenosos?), Pero actualmente no hay forma de saber cuán salados son hasta que excavamos y probamos directamente algunos. El santo grial sería el descubrimiento de flujos persistentes o regulares de agua dulce o salobre (el agua que fluye agita las sustancias disueltas y la hace más propicia para la vida, es difícil vivir en agua de larga data).

Entonces, para volver a su pregunta, sí, hay mucha agua en el universo, pero la vida necesita un tipo de agua muy particular que, hasta ahora, solo hemos observado directamente en la Tierra.

EDITAR : Después de agregar enlaces a cosas, descubrí mucho más sobre el agua marciana que no conocía como posibles (¿probables?) Glaciares existentes y que el módulo de aterrizaje Phoenix realmente observó una probable precipitación de agua en forma de nieve. Encuentro que es extremadamente frío (creo que cualquier precipitación extra planetaria es fría, independientemente de la sustancia que se precipite), desafortunadamente estas observaciones fueron hechas por lidar, así que supongo que fueron similares al radar meteorológico terrestre. Aquí está el breve artículo (dos y dos terceras páginas) publicado en Science al respecto, completo con imágenes (como se esperaba, son de color falso, pero no obstante ingeniosas)

El hidrógeno, un ingrediente en el agua, sigue siendo el elemento más abundante en el universo. En los últimos 13 mil millones de años, las estrellas han estado cocinando el resto de los elementos a través del hierro (y eso incluye oxígeno) en gran abundancia también. No es difícil obtener agua del oxígeno y el hidrógeno. Los elementos sobre el hierro en la tabla periódica se producen cuando una estrella se vuelve nova, pero creo que es por eso que son más escasos.

Los cometas están cargados de hielo de agua y hay más o menos la misma química en todo el universo conocido. Los cometas que se encuentran en la nube de Oort alrededor de las estrellas son ricos en agua porque las moléculas más ligeras y más volátiles se vaporizan cuando están cerca de la estrella y luego se condensan en los confines del sistema estelar. Luego, a través del proceso de bombardeo por cometas, los mundos terrestres más cercanos pueden ser infundidos con agua. Se cree que nuestra agua provenía originalmente de cometas durante el período de fuertes bombardeos durante la Era de Hadeon.

Entonces sí. Es muy probable que muchos, la mayoría, posiblemente incluso todos los sistemas solares o estelares, tengan mucha agua. Las concentraciones variarán, pero si el sistema no está completamente dominado por gigantes gaseosos, es una apuesta bastante buena que cualquier planeta de tipo terrestre reciba una porción de agua. Si pueden mantenerlo depende de otros factores, como la distancia desde su estrella y si tienen o no un campo magnético, etc. El número de sistemas con planetas que tienen agua líquida también puede razonablemente ser muy grande, pero no No creo que nadie haya llegado con el porcentaje todavía.

No sé la razón por la cual el agua está tan concentrada en
tierra, tal vez debido a la gran disponibilidad de oxígeno en nuestra atmósfera. Pero yo
sepan que no todas las atmósferas de los planetas no son iguales, y tampoco todos los solares
El sistema tiene características diferentes. Al igual que nuestro sistema solar tiene un sol y nuestro
Los planetas giran alrededor del sol.

Incluso en nuestro propio sistema solar, los planetas tienen diferentes
atmósfera. Por ejemplo, tomemos de la atmósfera de Venus. El ambiente de
Venus es la capa de gases que rodea a Venus. Se compone principalmente de
dióxido de carbono y es mucho más denso y más caliente que el de la Tierra. los
la temperatura en la superficie es de 740 K (467 ° C, 872 ° F) y la presión es de 93
bar (9,3 MPa). La atmósfera venusiana soporta nubes opacas hechas de sulfúrico
ácido, haciendo una observación óptica orbital de la superficie desde la Tierra
imposible. La información sobre la topografía ha sido obtenida exclusivamente por
imágenes de radar. Aparte del dióxido de carbono, el otro componente principal es el nitrógeno.
Otros compuestos químicos están presentes solo en pequeñas cantidades.

Venus tiene la atmósfera más cálida, veamos el “gigante de hielo”
La atmósfera de Urano. La composición de la atmósfera de Urano es diferente de
su volumen, que consiste principalmente en hidrógeno molecular y helio. El molar helio
fracción, es decir, el número de átomos de helio por molécula de gas, es 0.15 ± 0.03
en la troposfera superior, que corresponde a una fracción de masa 0.26 ± 0.05. Esta
el valor está cerca de la fracción de masa de helio protosolar de 0.275 ± 0.01,
indicando que el helio no se ha asentado en su centro como lo ha hecho en el gas
gigantes El tercer componente más abundante de la atmósfera de Urano es el metano.
(CH4). El metano tiene bandas de absorción prominentes en el visible y en el infrarrojo cercano (IR), lo que hace que Urano sea de color aguamarina o cian. Las moléculas de metano representan el 2.3% de la atmósfera por fracción molar debajo de la capa de nubes de metano a un nivel de presión de 1.3 bar (130 kPa); Esto representa alrededor de 20 a 30 veces la abundancia de carbono que se encuentra en el Sol. La relación de mezcla [h] es mucho más baja en la atmósfera superior debido a su temperatura extremadamente baja, que reduce el nivel de saturación y hace que el exceso de metano se congele. La abundancia de compuestos menos volátiles como el amoníaco, el agua y el sulfuro de hidrógeno en la atmósfera profunda es poco conocida. Probablemente también sean más altos que los valores solares.

Junto con el metano, se encuentran trazas de varios hidrocarburos en
la estratosfera de Urano, que se cree que es producida a partir de metano por
fotólisis inducida por la radiación solar ultravioleta (UV). Incluyen etano
(C2H6), acetileno (C2H2), metilacetileno (CH3C2H) y diacetileno (C2HC2H).
La espectroscopía también ha descubierto rastros de vapor de agua, monóxido de carbono y
dióxido de carbono en la atmósfera superior, que solo puede originarse de un
fuente externa como polvo y cometas que caen.

Entonces, hay tanta diferencia en cada planeta y en cada
Sistema solar concentración de agua.

En realidad, no está tan concentrado. Hay mucho en la superficie, sí, pero no es un porcentaje particularmente alto del volumen total de la Tierra. Hay mucho más en los cometas y los asteroides, y luego, por supuesto, tenemos Europa y Ceres, que básicamente están completamente inundados de agua y las enormes capas de hielo de Marte y Plutón. H2O es un compuesto absurdamente abundante.

Simplemente, la Tierra se encuentra justo en la zona habitable del sol, donde es lo suficientemente cálida como para que el agua permanezca en forma líquida en lugar de hielo y no tan caliente que simplemente se evapora. Entonces, realmente, el hecho de que tengamos toda esa agua líquida es solo una función de nuestra ubicación.

El agua es líquida en la “zona de Ricitos de Oro” alrededor de un sol. Tenemos la suerte de habitar el que está alrededor de nuestro propio sol; no lo suficientemente caliente como para que el agua hierva y, en su mayor parte, no lo suficientemente fría como para que se congele.

Sin embargo, si tengo razón, debería haber muchos planetas acuosos pero no demasiado acuosos en las zonas habitables de las estrellas. Encelado es el único otro cuerpo en nuestro sistema solar confirmado que contiene agua líquida, aunque se espera que Marte, Europa y Ganímedes lo tengan en una cantidad u otra (aunque Marte solo puede tenerlo en ciertas circunstancias, en lugar de permanentemente).

Si bien no tenemos descubrimientos confirmados de agua (líquida o no) en planetas extrasolares, estamos seguros de que el agua también existe alrededor de otras estrellas, porque … eh … bueno, ahí es donde se pone embarazoso. Si bien hay un pequeño número de hipótesis sobre cómo el agua llegó a la tierra (cabalgando sobre cometas o meteoritos, desgasificando rocas que reaccionan con gases atmosféricos, etc.), no estamos seguros.

Como no conocemos el origen del agua en la Tierra, me temo que no puedo responder a su pregunta principal, por qué está tan concentrado aquí.

Lo que significa que su pregunta secundaria, sobre si podría ser común tener planetas mojados, también es imposible de responder.

Pero señalaré que, sin embargo, aquí llegó, claramente funcionó bastante bien (¡tiene millas de profundidad en algunos lugares!), Pero no * demasiado * bien. Funcionó la cantidad justa de pozo, para equilibrar aproximadamente la tierra y el mar. Menos agua de la que tenemos esencialmente erradicaría la tierra seca en Marte, por ejemplo. Por lo tanto, mi sospecha personal es que es un efecto de equilibrio natural, ya que el agua es causada por la atmósfera que interactúa con la tierra seca. Pero no tengo una prueba real de esto.

El hidrógeno es, con mucho, el elemento más abundante en el universo, y el oxígeno parece ser el tercero más abundante, después del hidrógeno y el helio. El agua no es nada por el hidrógeno que se combina con el oxígeno, por lo que tal vez una mejor pregunta es, ¿por qué el resto del sistema solar está tan seco?

Y la respuesta es: no lo es. El mercurio es tan pequeño y caliente que la mayoría, si no toda, el agua debió haber sido expulsada hace mucho tiempo por el calor y el viento solar. Es probable que Venus todavía tenga mucha agua atrapada en las rocas y probablemente alguna vez tuvo océanos, pero su efecto invernadero desbocado ha evaporado la mayor parte de su agua líquida y la ha perdido en el espacio.

Marte tenía océanos y los tendría aún si fuera lo suficientemente grande como para retenerlos y albergar un campo magnético lo suficientemente fuerte como para protegerlos del viento solar. El cinturón de asteroides está lleno de agua en forma de hielo y piedra hidratada. Desde allí hacia afuera (el 99% de la masa del sistema solar, excluyendo el sol) está lleno de agua y otros compuestos de hidrógeno y oxígeno.

La Tierra solo se ve húmeda en comparación con los otros planetas internos, y luego en términos de agua líquida.

Cuando el sol se encendió por primera vez, el viento solar probablemente eliminó el sistema solar interno de la mayoría de los elementos ligeros que ya no están atrapados en las rocas o la gravedad de algunos protoplanetas en formación, y eso ayuda a explicar por qué no hay tanta agua en el sistema de solor interno como en los alcances exteriores.

Actualmente se cree que el agua en el espacio se forma en el medio interestelar a partir de deuterio y oxígeno. Hay alrededor de 26 átomos de deuterio por cada millón de átomos de hidrógeno en todo el universo, pero es seis veces más frecuente en el agua de la Tierra y en otros cuerpos del sistema solar. Los científicos concluyen que cuando se formó el agua, la reacción que creó el “agua pesada” rica en deuterio fue ligeramente más rápida que la que creó el agua normal, por lo que aumentó la proporción de deuterio en el agua. Un equipo dirigido por el astrónomo L. Ilsedore Cleeves de la Universidad de Michigan, Ann Arbor, se centró en el deuterio, una forma pesada de hidrógeno que se creó en el Big Bang junto con el hidrógeno normal. El equipo estima que hasta el 50% del agua ahora en la Tierra puede haber existido desde antes del nacimiento del sol hace 4.500 millones de años. Si se crea a partir del medio interestelar, entonces puede haber agua en todo el espacio entre los sistemas solares solo esperando que el polvo suficiente se una y se convierta en parte de un planeta. Vea el artículo en: La mitad del agua de la Tierra se formó antes de que naciera el sol.

En nuestro conocimiento del universo, el hidrógeno es el elemento más abundante, y el oxígeno es el tercero (después del helio inerte que es el segundo).
La abundancia de agua (H2O) es, por lo tanto, de poca sorpresa.

El agua no está altamente concentrada en la Tierra. El agua LÍQUIDA es más frecuente aquí que casi cualquier otro lugar del sistema solar (Europa, y quizás Encelado puede tener más), pero eso es principalmente una cuestión de temperatura y presión. El hielo está prácticamente omnipresente en el sistema solar más allá de la órbita de la Tierra, y el vapor de agua está presente en cantidades masivas en muchos planetas. Parece que somos el único lugar con agua porque realmente somos el único lugar con mucha agua líquida.

¿En cuanto a otros sistemas solares? Es probable que el agua sea igualmente frecuente en otros sistemas solares, pero eso también significa que la mayoría de los lugares tendrán esa agua en forma de hielo o vapor. El rango de líquido para el agua es una porción relativamente pequeña del espectro total de temperatura / presión, por lo que la mayoría de los sistemas solares tendrán poca agua líquida, al igual que nosotros.

El agua es un compuesto químico común que se encuentra en todas partes del sistema solar, la luna Europa está completamente cubierta en un océano con una superficie congelada y tiene más agua que la tierra, la luna Titán tiene cada vez más agua pero está completamente congelada, la mayor parte Los cometas que provienen del sistema solar exterior están compuestos principalmente de agua.