La hidrosfera es la parte de la biosfera que contiene el agua que hay en nuestro planeta. Incluye las aguas en todos sus estados y tanto el agua superficial como la subterránea. El hielo que se acumula en los casquetes polares, en las cadenas montañosas y todo el agua que circula tanto en la atmósfera como en ríos, lagos y mares también forman parte de la hidrosfera. Pero ¿cómo surgió la hidrosfera?
En esta tarea vamos a investigar el origen de la hidrosfera y si hay agua en otros planetas.
En esta tarea vamos a realizar una lectura científica, pero antes nos introduciremos en el mundo de la hidrosfera mediante un video interactivo.
Individualmente, ¡Veamos el video interactivo!
Realizamos la lectura científica siguiendo una serie de normas
Lectura científica: El origen de la hidrosfera
Durante la formación de los materiales terrestres, el agua estaba en forma líquida y en gas. El agua que estaba en nuestro planeta, al principio de todo, tan solo era vapor. Esto se debía a las altas temperaturas que reinaban nuestro planeta. Esa bola de fuego incandescente que era la Tierra al principio de todo hacía que el agua no pudiese estar en otro estado más que en vapor.
Fue más tarde, cuando nuestro planeta comenzó a enfriarse, cuando se pudo convertir al estado líquido, dando lugar a los mares y océanos de todo el mundo. También se congeló, formando los glaciares y casquetes polares. Parte de ese agua se quedó en la atmósfera como vapor de agua y dio lugar a la formación de nubes.
Es así como se formaron los primeros depósitos de agua. Sin embargo, sabemos que el agua no ha permanecido constante durante toda la historia de la tierra. Por un lado, al encontrarse en constante circulación y transformación, podemos decir que se encuentra en el ciclo del agua. En virtud de los diferentes cambios que ha habido en el clima a lo largo de los años, las proporciones de hielo, agua líquida y vapor también se han ido modificando. Esto ha llevado a que las características del terreno también hayan cambiado con el paso de los años.
Debatimos:
Una vez finalizada la actividad, hacemos un pequeño debate en clase con estas cuestiones. Primero las pensamos individualmente.
En esta activida leemos un articulo de la NASA, Mundos oceánicos y la búsqueda de vida más allá de la Tierra, escrito por por Noelia González (Centro de Vuelo Espacial Goddard, Greenbelt, Maryland). Posteriormente contestamos una serie de preguntas y realizamos un debate sobre el gasto espacial. Realizaremos la actividad en grupos de cuatro.
Origen
El origen del agua está en las estrellas. El hidrógeno se creó en el Big Bang; el oxígeno se crea en los núcleos de estrellas masivas. Estas sustancias químicas se combinan, y cuando un átomo de oxígeno se une a dos de hidrógeno forman moléculas de agua. El agua, en estado gaseoso, existe en enormes cantidades en viveros estelares de nuestra galaxia, allí donde nacen las estrellas.
Por eso no es extraño que el agua sea muy común en nuestro sistema solar y en la Vía Láctea. Está presente sobre todo en forma de hielo y gas, embebida en asteroides, cometas, lunas, planetas. De hecho, existen hipótesis que dicen que el agua de la Tierra proviene de asteroides o cometas que se estrellaron contra nuestro planeta hace millones de años. Los asteroides y los cometas son vestigios de la formación de nuestro sistema solar hace 4.500 millones de años y gran parte de su composición es agua en estado sólido.
Cerca del 70 por ciento de nuestro planeta natal está cubierto de agua. Los océanos de agua salada conforman el 95 por ciento del agua de la Tierra. Vistos desde el espacio, los mares terrícolas cambian de color en relación a organismos microscópicos parecidos a plantas llamados fitoplancton, revelando ecosistemas marinos complejos. Nuestros océanos ricos en biodiversidad impulsan el ciclo del agua que rige nuestra tierra y nuestra atmósfera, y son un engranaje fundamental en el ciclo del carbono.
Esta diversidad de ecosistemas nos permite comprender la importancia de los océanos y del agua como un ingrediente fundamental para la vida como la conocemos. Por eso, la búsqueda de habitabilidad y de vida más allá de la Tierra está comúnmente sujeta a la búsqueda de mundos oceánicos.
Océanos en nuestro vecindario cósmico
Además de agua en estado líquido, otros requisitos fundamentales para la habitabilidad son una fuente de energía (que puede ser solar, térmica o química) y ciertos componentes químicos, como carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
Estos elementos dan pistas sobre las condiciones de habitabilidad de un mundo, es decir, sobre su potencial de generar y sostener vida como la concebimos. Sin embargo, por sí mismos no determinan la existencia de seres vivos. Hasta ahora, no se ha encontrado vida más allá de la Tierra, pero la búsqueda continúa. La antigua pregunta “¿estamos solos en el universo?” sigue siendo el motor de la exploración espacial.
Nuestro vecindario cósmico, el sistema solar, alberga varios mundos oceánicos además del nuestro. El agua en distintos estados está presente en planetas, lunas, planetas enanos y cometas. Las lunas de Júpiter Europa, Ganímedes y Calisto, y la luna de Saturno Encélado, son solo algunos ejemplos.
El agua líquida en grandes cantidades sobre la superficie de un planeta, sin embargo, es más difícil de encontrar. Hasta hace poco tiempo, la comunidad científica centraba sus esfuerzos en mundos dentro de la zona habitable, es decir, que se encuentran a una distancia óptima desde su estrella anfitriona para que el agua pueda permanecer en forma líquida. Pero un cambio de paradigma reciente ha llevado a ampliar la búsqueda. Mundos helados cubiertos por enormes capas de hielo podrían albergan océanos en su interior.
Por ejemplo, la luna joviana Europa no tiene una atmósfera densa y un campo magnético como nuestro planeta, que la proteja de la fuerte radiación o que mantenga la temperatura adecuada para la habitabilidad sobre su superficie. Sin embargo, está cubierta por una gruesa capa de agua helada que podría estar actuando como un escudo protector ante la fuerte radiación proveniente de Júpiter, explica el científico planetario Lucas Paganini, de la sede de la NASA en Washington, D.C. Los científicos estiman que Europa alberga un océano subterráneo del doble del tamaño del de la Tierra.
Hoy, Paganini administra misiones que exploran estos mundos oceánicos a través de distintos instrumentos, los cuales permiten obtener imágenes de alta resolución y estudios de la composición de estos mundos. En 2016, dirigió una investigación científica que en 2019 confirmó la presencia de columnas de vapor de agua, posiblemente provenientes de géiseres, que pueden estar formándose a través de grietas en su superficie. Paganini considera que si bien estos eventos no serían muy regulares, la existencia de géiseres representa “una ventana natural debajo de su superficie y al interior de un mundo oceánico con mucho potencial de exploración”.
El estudio dirigido por el científico argentinoamericano logró la primera detección directa de moléculas de agua sobre Europa (con una cantidad suficiente para llenar una piscina en pocos minutos), que representa aún mayor evidencia de algo que ya se sospechaba: en Europa hay procesos geológicos internos en marcha que están produciendo estas enormes columnas de vapor de agua. Paganini destaca que varias misiones espaciales de la NASA abrieron las puertas a ese campo de investigación, empezando por las primeras imágenes detalladas de Europa tomadas por la sondas Voyager hace unos cuarenta años. Posteriores misiones como Galileo, Hubble, y observaciones con telescopios terrestres, han ahondado en el estudio de este mundo posiblemente habitable. Prontamente, la misión Juno -que actualmente orbita el sistema joviano- permitirá obtener detalles muy importantes de Europa, en preparación para la próxima generación de misiones que explorará esta luna.
El próximo paso
La misión Europa Clipper, cuyo lanzamiento está previsto para 2024, dará detalles únicos de Europa. Por ejemplo, de su tenue atmósfera, superficie, interior, y su potencial de habitabilidad. “Clipper nos permitirá entender y explorar en detalle los secretos de Europa y avanzar nuestro conocimiento de lo que ocurre debajo de su superficie. Y si pudiese explorar uno de estos géiseres, nos permitirá obtener información que puede llegar a revolucionar nuestro entendimiento de uno de los mundos oceánicos más prometedores en nuestro sistema solar”, dice Paganini.
Europa Clipper permitirá a los científicos acercarse lo suficiente a esta luna para seguir aprendiendo sobre su funcionamiento interno y externo. La misión realizará aproximadamente 45 sobrevuelos a alturas de entre 25 y 2.700 kilómetros para estudiar la superficie e interior, la composición de su atmósfera tenue, el océano subterráneo y géiseres activos (si ocurriesen durante estos sobrevuelos). Equipada con cámaras de alta resolución y nueve instrumentos científicos, Europa Clipper también allanará el camino para el siguiente paso: buscará un sitio en la superficie en el que una futura misión robótica pueda aterrizar para recolectar muestras. “Actualmente Juno se encuentra estudiando Júpiter y algunas de sus lunas. Pronto podremos obtener información sin precedentes con misiones como Europa Clipper y la misión JUICE de la Agencia Espacial Europa, que estudiarán estos mundos oceánicos a principios de la próxima década.”, señala Paganini.
“Es una alegría contribuir a poder entender mejor lo que hay más allá de los cielos”, dice el ingeniero de sistemas Juan Pablo León, quien trabaja en el equipo de integración y pruebas de Europa Clipper en el Centro de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA, en el sur de California. “Los antiguos astrónomos miraban el cielo y se preguntaban qué había ahí”, continúa León. “En este caso no nos estamos preguntando qué hay ahí, sino qué hay más allá”.
Para el ingeniero originario de Ecuador, misiones como esta serán parte de la historia y servirán de inspiración para las futuras generaciones. “Como padre, es ver los ojos de felicidad de mi hijo al escuchar lo que estoy haciendo”, cuenta. “Como todos nosotros, él también tiene esa curiosidad de saber: ¿Hay vida en otros cuerpos celestes? ¿Es verdad que somos la única especie, o el único planeta que realmente puede sostener vida? ¿O realmente hay algo más?”.
Investigamos si hay agua en otros planetas, para ello utilizamos, la información de la lectura anterior y la información del siguiente articulo ¿Hay agua en otros planetas?
Completamos la siguiente tabla con la información obtenida
| Planeta o satelite | ¿Hay agua? | Estado del agua | Cantidad de agua |
Finalmente realizamos un debate sobre el gasto que supone la investigación, en este caso sobre el gasto que supone la investigación espacial.
Primeramente, reflexionamos sobre las siguientes preguntas:
Una vez que hemos finalizado la tarea, es un buen momento para reflexionar en nuestro diario de aprendizaje. Algunas cuestiones que nos podemos preguntar pueden ser:
Este reto se evaluará con las siguientes escalas de valoración:
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