domingo, 26 de enero de 2014

El polvo interplanetario pudo empezar la vida en la Tierra/Interplanetary dust could start life on Earth

(Photo: John Bradley, UH SOEST/LLNL)
Un equipo formado por investigadores de la School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) de la Universidad de Hawai en Manoa, del Lawrence Livermore National Laboratory, del Lawrence Berkeley National Laboratory y de la Universidad de California – Berkeley, han descubierto que las partículas de polvo interplanetario podrían haber transportado agua y compuestos orgánicos a la Tierra y a otros planetas terrestres.
El polvo interplanetario,  proveniente de cometas, asteroides y escombros sobrantes de la nacimiento del sistema solar, cae continuamente sobre la Tierra y otros cuerpos del Sistema Solar. Estas partículas son bombardeadas por el viento solar, predominantemente iones hidrógeno y este bombardeo iónico desordena la estructura cristalina de los silicatos minerales y libera oxígeno que queda disponible para reaccionar con el hidrógeno para formar, por ejemplo, moléculas de agua.
Según Hope Ishii, del SOEST de UH Manoa y co-autor del estudio "es una posibilidad emocionante que esta influjo de polvo haya actuado como una lluvia continua de pequeños matraces de reacción conteniendo el agua y la materia orgánica necesarias para un eventual origen de la vida en la Tierra y posiblemente Marte". Este mecanismo de aportar a la vez agua y de compuestos orgánicos también funcionaría para los exoplanetas, mundos que orbitan otras estrellas. Estos ingredientes en bruto de polvo e iones hidrógeno de su estrella madre , permitiría que el proceso ocurriea en casi cualquier sistema planetario.
Las implicaciones de este trabajo son potencialmente enormes: los cuerpos espaciales sin aire, como los asteroides y la Luna, repletos de silicatos minerales, están constantemente expuestos a irradiación por el viento solar que puede generar agua. De hecho, este mecanismo de formación de agua ayudaría a explicar el OH y el agua observados en la Luna, y posiblemente explicarían el origen del hielo de agua de las regiones lunares en sombra permanente.
"Tal vez lo más emocionante", según Hope Ishii, "es que se sabe desde tiempo que el polvo interplanetario, especialmente el de asteroides primitivos y cometas, lleva especies de carbono orgánico que sobreviven a la entrada en la atmósfera terrestre, y ahora hemos demostrado que el polvo también lleva agua generada por el viento solar. Así que hemos demostrado por primera vez que el agua y los compuestos orgánicos pueden ir con juntamente ".
Desde la era Apolo, cuando los astronautas trajeron rocas y suelo lunar, se sabe que el viento solar hace cambiar la composición química de la capa superficial del polvo. Por lo tanto, la idea de que la irradiación por el viento solar podría producir agua ha estado presente desde entonces, pero lo que realmente produce ese agua ha sido objeto de debate. Las razones para esta incertidumbre son que la cantidad de agua producida es pequeña y se localiza en bordes muy finos sobe la superficie de los silicatos minerales, de manera que las antiguas técnicas de análisis eran incapaces de confirmar la presencia de agua.
Utilizando un microscopio electrónico de transmisión muy avanzado, los científicos han podido detectado realmente el agua producida por la irradiación del viento solar en los bordes erosionados de los silicatos minerales de las partículas de polvo interplanetario. Además, y en base a minerales irradiados en el laboratorio que tienen bordes amorfos similares, han podido concluir que el agua se forma a partir de la interacción de los iones hidrógeno del viento solar (H +) y el oxígeno de los granos de silicato.
El trabajo no dice qué cantidad de agua ha podido llegar a la Tierra de esta manera desde el polvo interplanetario. "De ninguna manera se sugiere que fuera suficiente para formar los océanos, por ejemplo", dijo Ishii. "Sin embargo, la relevancia de nuestro trabajo no es el origen de los océanos de la Tierra, sino haber demostrado, la administración conjunta y continua de agua y compuestos orgánicos íntimamente entremezclados."
En futuros trabajos, los científicos tratarán de estimar la cantidad del agua proporcionada por el polvo interplanetario. Además, explorarán con más detalle lo que otras especies orgánicas (basadas en carbono) e inorgánicas están presentes en el agua de las vesículas del polvo interplanetario.

(Image Traqueur Stellaire
Researchers from the University of Hawaiʻi at Mānoa's School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), Lawrence Livermore National Laboratory, Lawrence Berkeley National Laboratory, and University of California – Berkeley discovered that interplanetary dust particles (IDPs) could deliver water and organics to the Earth and other terrestrial planets.
Interplanetary dust, dust that has come from comets, asteroids, and leftover debris from the birth of the solar system, continually rains down on the Earth and other Solar System bodies. These particles are bombarded by solar wind, predominately hydrogen ions. This ion bombardment knocks the atoms out of order in the silicate mineral crystal and leaves behind oxygen that is more available to react with hydrogen, for example, to create water molecules.
It is a thrilling possibility that this influx of dust has acted as a continuous rainfall of little reaction vessels containing both the water and organics needed for the eventual origin of life on Earth and possibly Mars,” said Hope Ishii, new Associate Researcher in the Hawaiʻi Institute of Geophysics and Planetology (HIGP) at UH Mānoa's SOEST and co-author of the study. This mechanism of delivering both water and organics simultaneously would also work for exoplanets, worlds that orbit other stars. These raw ingredients of dust and hydrogen ions from their parent star would allow the process to happen in almost any planetary system.
Implications of this work are potentially huge: Airless bodies in space such as asteroids and the Moon, with ubiquitous silicate minerals, are constantly being exposed to solar wind irradiation that can generate water. In fact, this mechanism of water formation would help explain remotely sensed data of the Moon, which discovered OH and preliminary water, and possibly explains the source of water ice in permanently shadowed regions of the Moon.
Perhaps more exciting,” said Hope Ishii, Associate Researcher in HIGP and co-author of the study, “interplanetary dust, especially dust from primitive asteroids and comets, has long been known to carry organic carbon species that survive entering the Earth’s atmosphere, and we have now demonstrated that it also carries solar-wind-generated water. So we have shown for the first time that water and organics can be delivered together.”
It has been known since the Apollo-era, when astronauts brought back rocks and soil from the Moon, that solar wind causes the chemical makeup of the dust’s surface layer to change. Hence, the idea that solar wind irradiation might produce water-species has been around since then, but whether it actually does produce water has been debated. The reasons for the uncertainty are that the amount of water produced is small and it is localized in very thin rims on the surfaces of silicate minerals so that older analytical techniques were unable to confirm the presence of water.
Using a state-of-the-art transmission electron microscope, the scientists have now actually detected water produced by solar-wind irradiation in the space-weathered rims on silicate minerals in interplanetary dust particles. Futher, on the bases of laboratory-irradiated minerals that have similar amorphous rims, they were able to conclude that the water forms from the interaction of solar wind hydrogen ions (H+) with oxygen in the silicate mineral grains.
This recent work does not suggest how much water may have been delivered to Earth in this manner from IDPs. “In no way do we suggest that it was sufficient to form oceans, for example,” said Ishii. “However, the relevance of our work is not the origin of the Earth’s oceans but that we have shown continuous, co-delivery of water and organics intimately intermixed.”
In future work, the scientists will attempt to estimate water abundances delivered to Earth by IDPs. Further, they will explore in more detail what other organic (carbon-based) and inorganic species are present in the water in the vesicles in interplanetary dust rims.



Tomado de/Taken from University of Hawai'i System

Resumen de la publicación/Abstract of the paper
Detection of solar wind-produced water in irradiated rims on silicate minerals
J.P. Bradley, H.A. Ishii, J.J. Gillis-Davis, J. Ciston, M.H. Nielsen, H.A. Bechtel and M.C. Martin
PNAS doi: 10.1073/pnas.1320115111
Abstract
The solar wind (SW), composed of predominantly ∼1-keV H+ ions, produces amorphous rims up to ∼150 nm thick on the surfaces of minerals exposed in space. Silicates with amorphous rims are observed on interplanetary dust particles and on lunar and asteroid soil regolith grains. Implanted H+ may react with oxygen in the minerals to form trace amounts of hydroxyl (−OH) and/or water (H2O). Previous studies have detected hydroxyl in lunar soils, but its chemical state, physical location in the soils, and source(s) are debated. If −OH or H2O is generated in rims on silicate grains, there are important implications for the origins of water in the solar system and other astrophysical environments. By exploiting the high spatial resolution of transmission electron microscopy and valence electron energy-loss spectroscopy, we detect water sealed in vesicles within amorphous rims produced by SW irradiation of silicate mineral grains on the exterior surfaces of interplanetary dust particles. Our findings establish that water is a byproduct of SW space weathering. We conclude, on the basis of the pervasiveness of the SW and silicate materials, that the production of radiolytic SW water on airless bodies is a ubiquitous process throughout the solar system.