Waar kwam het water in hemelsnaam vandaan?

Bewijs uit analyse van maanmonsters geeft aan dat, hoewel de aarde en de maan zijn gevormd door een gigantische impact, ze meestal een overvloed aan primordiale vluchtige elementen behielden, waaronder water. Krediet: Adam Connell/LLNL-foto

De watervoorziening van de aarde is erg belangrijk voor haar vermogen om in leven te blijven, maar waar kwam dat water vandaan? Bestonden ze toen de aarde werd gevormd of werden ze later afgeleverd door meteorieten of kometen uit de ruimte?

De bron van het water op aarde is al lang onderwerp van discussie en wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) denken dat ze het antwoord hebben – en ze hebben het gevonden door naar maanstenen te kijken.

Omdat het aarde-maansysteem heel vroeg samen werd gevormd door de invloed van twee grote lichamen Geschiedenis van het zonnestelselHun geschiedenis is nauw verwant. En aangezien de maan geen platentektoniek en atmosferische omstandigheden heeft, processen die de neiging hebben om bewijs op aarde uit te wissen of te verdoezelen, is de maan eigenlijk een geweldige plek om aanwijzingen te zoeken voor de watergeschiedenis van de aarde.

Hoewel bijna 70 procent van het aardoppervlak bedekt is met water, is de planeet in het algemeen een relatief droge plek in vergelijking met veel andere lichamen in het zonnestelsel. De maan is droger. De conventionele wijsheid was dat het gebrek aan vluchtige soorten (zoals water) op aarde – vooral de maan – te wijten was aan zo’n gewelddadig effect dat de vluchtige elementen waren uitgeput.

Maar door te kijken naar de isotopensamenstelling van maangesteenten, ontdekte het team dat de objecten die betrokken waren bij de impact die het aarde-maansysteem vormde, zeer lage niveaus van vluchtige elementen hadden vóór, in plaats van vanwege de botsing. In het bijzonder gebruikte het team de relatieve hoeveelheid van de vluchtige en radioactieve isotoop rubidium-87 (⁸⁷Rb), die wordt berekend op basis van zijn dochterisotoop strontium-87 (⁸⁷Sr), om het Rb-budget in het aarde-maansysteem te bepalen toen het werd gevormd. Het team vond het omdat ⁸⁷Sr, een indicatie voor het fluctuerende langetermijnbudget van de maan, was erg laag, en de objecten die in botsing kwamen, moeten eerst droog zijn geweest en sindsdien had er niet veel meer kunnen worden toegevoegd.

“De aarde werd ofwel geboren met het water dat we hadden, of we werden getroffen door iets dat in wezen puur H . was₂Oh met niet veel erin. Dit werk elimineert meteorieten of asteroïden als potentiële bronnen van water op aarde en wijst sterk in de richting van de optie “mee geboren worden”, zei kosmisch chemicus Greg Brenica, co-auteur van het artikel.

Naast het aanzienlijk verkleinen van de potentiële bron van het water op aarde, onthult dit werk bovendien dat de grote objecten die botsten, afkomstig moeten zijn uit het binnenste zonnestelsel en dat de gebeurtenis 4,45 miljard jaar geleden niet had kunnen plaatsvinden, wat de formatie aanzienlijk vermindert. Maan venster.

Volgens Lars Burg, de hoofdauteur van de studie: “Er waren maar een paar soorten materiaal die konden combineren om de aarde en de maan te vormen, en het was niet vreemd – het is waarschijnlijk dat beide gewoon grote lichamen waren die zich ongeveer in hetzelfde regio die toevallig na meer dan een jaar op elkaar botste. Een kleine 100 miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel… maar we hebben het geluk dat ze dat hebben gedaan.”

Referentie: “De oorsprong van de vluchtige elementen in het aarde-maansysteem” door Lars E. Burg, Gregory A. Bernica en Thomas S. Kroger, 14 februari 2022 Hier beschikbaar. Proceedings van de National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2115726119

De zoekopdracht verschijnt in Proceedings van de National Academy of Sciences. Ook LLNL-wetenschapper Thomas Kruijer droeg bij aan het onderzoek. Het werk werd gefinancierd door NASA en een laboratoriumgericht onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma.