El agua en el Cosmos
Aunque el agua no representa más que una pequeña fracción de la materia presente en el Universo, no es una rareza absoluta. Se la encuentra - en forma de vapor o de hielo - en la atmósfera de algunas estrellas, en las nubes moleculares, en numerosos satélites de hielo del sistema solar, en los cometas y en los planetas del sistema solar. Pero lo que es excepcional, es la presencia de agua en estado líquido: la Tierra es el único lugar actualmente conocido en el que el agua se presenta en esta forma. ¿De dónde procede el agua terrestre tan indispensable para la vida? ¿Por que subsiste, y tan escasamente además, en forma líquida? Para comprenderlo los astrónomos han reconstruido la aventura del agua en el Cosmos que empieza alrededor de determinadas estrellas frías y que conduce, después de la formación del sistema solar, al agua y a los hielos presentes en los planetas.
El agua se puede formar de forma natural en diversas regiones del Universo a partir de sus constituyentes -el hidrógeno H y el oxígeno 0-. El hidrógeno representa más del 70 % de la masa del Universo visíble. Por lo que respecta al oxígeno, constituye alrededor de un 1 %. Pero la presencia de estos átomos no basta para hacer posible la existencia del agua: es necesario que unas condiciones concretas favorezcan la formación y la supervivencia de sus moléculas.
En términos generales, la formación de moléculas requiere una elevada densidad y una temperatura no demasiado elevada. Dos condiciones se revelan fundamentales para mantener los enlaces moleculares, cualesquiera que sean, en los medios astrofísicos y por tanto para tener una oportunidad de encontrar en ellos la molécula de agua H2O la temperatura no debe superar algunos miles de grados con objeto de que los choques con los átomos del medio ambiente no rompan demasiado fácilmente los enlaces moleculares; el gas no tiene que estar sometido a una radiación ultravioleta que amenazaría con destruir las moléculas por efecto fotodisociador.
Cuando se cumplen las condiciones de supervivencia de las moléculas (un medio relativamente frío y denso), H,0 es una de las más frecuentes, después del hidrógeno molecular H,. Pero las condiciones requeridas para su formación son mas bien escasas: en total, la materia molecular apenas representa más de un 1 % de la masa total del Universo visible. Se encuentra fundamentalmente en la superficie y alrededor de determinadas estrellas -regiones circumestelares- y en las nubes moleculares interestelares, grandes condensaciones gaseosas que se encuentran un poco por todas partes en el disco de nuestra Galaxia (fig. l).
Es difícil evaluar qué fracción del oxígeno se encuentra en forma de H2O en tal o cual región molecular del Universo. Predícciones teóricas y observaciones indican que se sitúa entre el 0,1 % y el 30 %. Por tanto se puede estimar que entre una y diez millonésimas partes de la masa del Universo visible estarían en forma de H2O ¿Pero, cómo saberlo exactamente, cómo observarlo?
Las posibilidades de observación de esta molécula dependen de su estado físico. Todo el mundo sabe que existen tres estados de la materia: sólido, liquido y gaseoso. La molécula de agua es la única que se nos presenta familiarmente en estos tres aspectos. ¿Existe en forma líquida el agua del Cosmos? Este estado requiere un intervalo estrecho de temperaturas y una presión no demasiado baja. Sólo los planetas y sus satélites ofrecen estas condiciones. Fuera de ellos, en el Cosmos, sólo cabe buscar el agua en forma de hielo y vapor.
El vapor de agua, en las galaxias, se presenta diluido en un gas de hidrógeno molecular y de helio. Su molécula se caracteriza, como las de todas las especies químicas, por la absorción o la emisión de radiaciones electromagnéticas que originan rayas espectrales con unas longitudes de onda conocidas, fundamentalmente en los intervalos infrarrojo y milimétrico. Pero estas rayas son muy difíciles de observar desde la Tierra debido a que, precisamente estas longitudes de onda de la radiación que nos llega, son absorbidas por la atmósfera terrestre. Ya que es justamente el vapor de agua de la atmósfera terrestre el que provoca esta absorción perturbadora. Incluso en los lugares más secos, la mayoría de las rayas espectrales del vapor de agua son inobservables. Por tanto hay que esperar los resultados de los diversos observatorios embarcados en satélites, programados para los próximos años, como los del Observatorio Infrarrojo Espacial (ISO) de la Agencia Europea del Espacio o los del más modesto satélite especializado de la NASA, para tener una visión detallada de la abundancia de vapor de agua en el gas cósmico.