Waar komt al ons water vandaan? Wat een simpele vraag lijkt, heeft planetaire wetenschappers al tientallen jaren uitgedaagd en geïntrigeerd. Het water van komeet 67P / Churyumov-Gerasimenko lijkt niet op het water van de aarde.
Omdat de aarde al vroeg in haar vorming extreem heet was, geloven wetenschappers dat het oorspronkelijke water van de aarde zo zou moeten zijn weggekookt uit een kokende ketel. Overheersende theorieën hebben voor een later tijdstip twee bronnen overwogen levering water naar het aardoppervlak toen de omstandigheden waren afgekoeld. De ene is kometen en de andere zijn asteroïden. Er is zeker water uit beide bronnen gekomen, maar de vraag was welke de belangrijkste bron is.
Er zijn twee gebieden van ons zonnestelsel waarin kometen ongeveer 4,6 miljard jaar geleden zijn gevormd. Een daarvan is de Oort-wolk ver voorbij Pluto. Alles wijst erop dat de oorsprong van komeet 67P de andere geboorteplaats van kometen is - de Kuipergordel in de regio Neptunus en Pluto. De resultaten van Rosetta sluiten Kuipergordel-kometen uit als bron van aardwater. Eerdere waarnemingen van Oort-wolkenkometen, zoals Hyakutake en Hale-Bopp, hebben aangetoond dat ze ook geen aarde-achtig water hebben. Planeetwetenschappers moeten dus hun modellen heroverwegen, waarbij gewicht wordt gegeven aan de andere mogelijke bron - asteroïden.
De kwestie van de bron van het aardwater is aangepakt door op aarde gebaseerde instrumenten en verschillende sondes die kometen ontmoeten. In 1986 onthulde de eerste flyby van een komeet - Comet 1P / Halley, een Oort-wolkenkomeet - dat zijn water niet was zoals het water op aarde. Hoe het water van deze kometen - Halley's en nu 67P - verschilt van die van de aarde, is de verhouding tussen de twee soorten waterstofatomen waaruit het watermolecuul bestaat.
Metingen door spectrometers lieten zien hoeveel Deuterium - een zwaardere vorm van het waterstofatoom - bestond in verhouding tot het meest voorkomende type waterstof in deze kometen. Deze verhouding, aangeduid als D / H, is ongeveer 1 op 6000 in het oceaanwater van de aarde. Voor de overgrote meerderheid van kometen hebben metingen op afstand of in situ een hogere verhouding gevonden, wat de bewering niet ondersteunt dat kometen water afleverden aan het vroege aardoppervlak, althans niet veel ervan.
Onlangs veroorzaakten Hershel-ruimtetelescoopwaarnemingen van komeet Hartley 2 (103P / Hartley) opschudding in het debat over de bron van het aardwater. De spectrale metingen van het licht van de komeet onthulden een D / H-verhouding, net als het water van de aarde. Maar nu is de Hershel-waarneming meer een uitzondering geworden vanwege de nieuwste metingen van Rosetta.
De nieuwe metingen van 67P zijn gemaakt met de ROSINA Double Focusing Mass Spectrometer (DFMS) aan boord van Rosetta. In tegenstelling tot waarnemingen op afstand met licht dat minder nauwkeurig is, was Rosetta in staat om de hoeveelheden Deuterium en gewone waterstof rond de komeet nauwkeurig te meten. Wetenschappers konden dan eenvoudig een verhouding bepalen. De resultaten worden gerapporteerd in de paper "67P / Churyumov-Gerasimenko, a Jupiter Family Comet with a high D / H ratio" door K. Altwegg, et al., Gepubliceerd in het nummer van 10 december 2014 van Wetenschap.
De waarnemingen van het ROSINA-instrument bepaalden een verhouding van 5,3 ± 0,7 × 10-4, wat ongeveer 3 keer de verhouding van D / H is voor het water van de aarde. Deze resultaten sluiten kometen niet uit als bron van terrestrisch water, maar leiden wetenschappers er wel toe om asteroïden als de overheersende bron te beschouwen. Terwijl asteroïden een veel lager watergehalte hebben in vergelijking met kometen, zijn asteroïden en hun kleinere versies, meteoroïden, talrijker dan kometen. Elke meteoor / vallende ster die we in onze atmosfeer zien opbranden, levert een groot aantal verbindingen, inclusief water, aan de aarde. In het begin was de aanval van meteoroïden en asteroïden die de aarde beïnvloedden veel groter. Dientengevolge zouden de kleine hoeveelheden water die door elk van hen werden toegevoegd, kunnen bijdragen aan wat nu in de oceanen, meren, beken en zelfs ons lichaam ligt.
Referenties:
D / H-verhouding van water op aarde gemeten met DFMS
67P / Churyumov-Gerasimenko, een komeet van de familie Jupiter met een hoge D / H-verhouding
Rosetta voedt het debat over de oorsprong van het water op aarde
De herkomst van asteroïden en hun bijdragen aan de vluchtige voorraden van de terrestrische planeten
Recent Space Magazine gerelateerd artikel:
Welk percentage van de aarde is water?
