Water op aarde en de maan kunnen dezelfde bron hebben

Water diep in de aarde en de maan kan afkomstig zijn van dezelfde bron: oude meteorieten, zeggen wetenschappers.

De bevindingen suggereren dat water mogelijk al op aarde heeft bestaan ​​voordat de gigantische invloed die de planeet ontving die de maan schiep, en dat de maan water bezat vanaf het allereerste moment, voegde wetenschappers eraan toe. Het blijft echter een mysterie hoe water in de maan deze gewelddadige botsing overleefde.

Water is van vitaal belang voor het leven zoals we het kennen, met organismen die vrijwel overal worden aangetroffen waar water op aarde is. Toen de aarde werd geboren, zouden de ingrediënten van het water van de planeet zich waarschijnlijk buiten de baan van de aarde hebben gevormd. Als zodanig moet al het water op de planeet afkomstig zijn van zowel kometen als meteorieten die vanuit het buitenste zonnestelsel naar binnen komen.

Tot voor kort dachten wetenschappers dat het binnenste van de maan kurkdroog was, afkomstig van de gesmolten brokstukken van een gigantische inslag van een Mars-groot protoplaneet tegen de aarde, zo'n 4,5 miljard jaar geleden. De hitte van deze botsing had alle ingrediënten van water uit de maan moeten bakken. Vijf jaar geleden werd echter het eerste bewijs van waterstof ontdekt in maanmonsters van de Apollo-missies. Waterstof is een hoofdingrediënt van water, samen met zuurstof. [Water on the Moon: The Search in Photos]

Om de oorsprong van dit water te achterhalen, analyseerden wetenschappers kristallen en glaskralen van de maanstenen die naar de aarde werden gebracht door de Apollo 15 en 17 missies. Deze kristallen en kralen bezaten kleine stukjes glas die dienen als verslagen van de geologische geschiedenis van de maan.

De onderzoekers concentreerden zich op isotopen van de waterstof gevonden in dit maanmagma. Alle isotopen van een element hebben hetzelfde aantal protonen, maar elk heeft een ander aantal neutronen. Normale waterstof heeft bijvoorbeeld geen neutronen, terwijl de waterstofisotoop bekend als deuterium één neutron heeft. Over het algemeen hebben objecten die dichter bij de zon zijn gevormd minder deuterium dan lichamen die verder zijn gevormd.

De verhouding van deuterium tot waterstof die wordt gezien in meteorieten die bekend staan ​​als koolstofhoudende chondrieten is vergelijkbaar met die in water op aarde, wat suggereert dat maar liefst 98 procent van het aardwater afkomstig kan zijn van die ruimterots in plaats van kometen. Nu vinden onderzoekers dat de verhouding tussen deuterium en waterstof in maanrotsen vergelijkbaar is met die van de aarde.

Al met al suggereren deze bevindingen dat water op de maan en de aarde een gemeenschappelijke oorsprong delen in koolstofhoudende chondrieten, meteorieten die gevonden worden in de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter en waarvan gedacht wordt dat het een van de oudste objecten in het zonnestelsel is.

"Met een goede mate van zekerheid weten we dat het water naar de maan en de aarde kwam van primitieve meteorieten die zich nu in de buitenste delen van de asteroïdale gordel bevinden," zei hoofdauteur Alberto Saal, een geochemicus aan de Brown University. Hij en zijn collega's hebben hun bevindingen vandaag (9 mei) online gepubliceerd in het tijdschrift Science.

De eenvoudigste verklaring voor deze overeenkomst tussen de maan en de aarde is dat "de aarde vanaf zijn geboorte water had", vertelde Saal aan ProfoundSpace.org. "En het kwam naar de maan tijdens de gigantische impact zonder volledig verloren te zijn door deze gebeurtenis." Na de maanvormende impact ongeveer 100 miljoen jaar nadat de aarde was gevormd, heeft onze planeet blijkbaar niet veel meer water ontvangen, voegde hij eraan toe.

Als het water in de aarde en de maan er inderdaad was vóór de inslag die de maan vormde, blijft het onzeker waarom de hitte van de inslag niet al dit water afbrandde. Een mogelijkheid is dat de verdampte rots de gegenereerde impact gas als frisdrank kan opvangen, zei Saal. Deze factor, samen met de zwaartekracht van de aarde, heeft de planeet misschien geholpen om waterstof en dus water te houden.

"Het probleem met dat idee is de maan, die een veel lagere massa heeft en dus zwaartekracht", zei Saal. "Hoewel de maan misschien vijf tot tien keer minder water heeft dan de aarde, is dat nog steeds een aanzienlijke hoeveelheid water die het vasthoudt. Dat is een probleem waarvan ik denk dat we het antwoord nog niet kennen."

Andere wetenschappers beweren dat aardwater afkomstig kan zijn van kometen. Planetaire wetenschapper Paul Hartogh van het Max Planck-instituut voor onderzoek van het zonnestelsel in Katlenburg-Lindau, Duitsland, en zijn collega's hadden eerder ontdekt dat de verhouding tussen deuterium en waterstof in kometen die nauw met elkaar overeenkwamen, in aarde water werd gevonden. Als kometen water naar de aarde brachten, hadden ze dit ook later gedaan dan Saal en zijn collega's voorstellen, wat betekent dat de aarde en de maan vanaf het begin geen water in zich hadden.

"Ik vraag me af of Saal en zijn collega's kunnen uitsluiten dat de monsters die ze hebben onderzocht kometenwater bevatten," vertelde Hartogh aan ProfoundSpace.org.

De Rosetta-missie van het European Space Agency kan misschien de vraag oplossen of kometen of meteorieten de oorsprong zijn van water in de aarde en de maan wanneer het de komeet 67P / Churyumov-Gerasimenko in 2014 bereikt, zei Hartogh. Rosetta, die in maart 2004 werd gelanceerd, zal de isotoopverhoudingen van de komeet analyseren om te zien hoe nauw ze overeenkomen met die van de aarde en de maan.