Brekend internationaal nieuws Educatie Nieuws Toerisme Travel Wire Nieuws Brekend nieuws in de VS

Water op aarde: kwam het echt uit ruimtestof?

Space Dust brengt water naar de aarde
Geschreven door Linda S. Hohnholz

Een internationaal team van wetenschappers heeft mogelijk een belangrijk mysterie over de oorsprong van water op aarde opgelost, na overtuigend nieuw bewijs te hebben gevonden dat wijst op een onwaarschijnlijke boosdoener: de zon.

Print Friendly, PDF & Email

In een nieuw artikel dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd: Natuurastronomie, een team van onderzoekers uit het VK, Australië en Amerika beschrijft hoe nieuwe analyse van een oude asteroïde suggereert dat buitenaardse stofkorrels water naar de aarde droegen toen de planeet werd gevormd.

Het water in de korrels werd geproduceerd door ruimteverwering, een proces waarbij geladen deeltjes van de zon, bekend als zonnewind, de chemische samenstelling van de korrels veranderden om watermoleculen te produceren. 

De bevinding zou een antwoord kunnen bieden op de al lang bestaande vraag waar de ongewoon waterrijke aarde de oceanen vandaan heeft gehaald die 70 procent van het oppervlak bedekken - veel meer dan enige andere rotsachtige planeet in ons zonnestelsel. Het zou ook toekomstige ruimtemissies kunnen helpen bij het vinden van waterbronnen op luchtloze werelden.

Planetaire wetenschappers puzzelen al tientallen jaren over de bron van de oceanen van de aarde. Eén theorie suggereert dat één type waterdragende ruimterots, bekend als C-type asteroïden, zou kunnen hebben gebracht water naar de planeet in de laatste stadia van zijn vorming 4.6 miljard jaar geleden.  

Om die theorie te testen, hebben wetenschappers eerder de isotopische 'vingerafdruk' geanalyseerd van brokken C-type asteroïden die op aarde zijn gevallen als waterrijke koolstofhoudende chondrietmeteorieten. Als de verhouding van waterstof en deuterium in het meteorietwater overeenkwam met die van terrestrisch water, zouden wetenschappers kunnen concluderen dat meteorieten van het C-type de waarschijnlijke bron waren.

De resultaten waren niet zo duidelijk. Hoewel de deuterium/waterstof-vingerafdrukken van sommige waterrijke meteorieten inderdaad overeenkwamen met het water van de aarde, deden veel dat niet. Gemiddeld kwamen de vloeibare vingerafdrukken van deze meteorieten niet overeen met het water in de aardmantel en oceanen. In plaats daarvan heeft de aarde een andere, iets lichtere isotopische vingerafdruk. 

Met andere woorden, terwijl een deel van het water van de aarde afkomstig moet zijn van meteorieten van het C-type, moet de zich vormende aarde water hebben ontvangen van ten minste één meer isotopische lichtbron die ergens anders in het zonnestelsel is ontstaan. 

Het door de Universiteit van Glasgow geleide team gebruikte een geavanceerd analytisch proces genaamd atoomsondetomografie om monsters te onderzoeken van een ander type ruimterots, bekend als een S-type asteroïde, die dichter bij de zon draait dan C-types. De monsters die ze analyseerden, waren afkomstig van een asteroïde genaamd Itokawa, die werd verzameld door de Japanse ruimtesonde Hayabusa en in 2010 naar de aarde terugkeerde.

Met atoomsondetomografie kon het team de atomaire structuur van de korrels atoom voor atoom meten en individuele watermoleculen detecteren. Hun bevindingen tonen aan dat een aanzienlijke hoeveelheid water werd geproduceerd net onder het oppervlak van korrels ter grootte van stof uit Itokawa door ruimteverwering. 

Het vroege zonnestelsel was een zeer stoffige plaats, waardoor er veel gelegenheid was om water te produceren onder het oppervlak van stofdeeltjes in de ruimte. Dit waterrijke stof, zo suggereren de onderzoekers, zou naast C-type asteroïden op de vroege aarde zijn geregend als onderdeel van de levering van de oceanen van de aarde.

Dr. Luke Daly, van de School of Geographical and Earth Sciences van de University of Glasgow, is de hoofdauteur van de paper. Dr. Daly zei: "De zonnewinden zijn stromen van voornamelijk waterstof- en heliumionen die constant van de zon de ruimte in stromen. Wanneer die waterstofionen een luchtloos oppervlak raken, zoals een asteroïde of een stofdeeltje in de ruimte, dringen ze enkele tientallen nanometers onder het oppervlak binnen, waar ze de chemische samenstelling van het gesteente kunnen beïnvloeden. Na verloop van tijd kan het 'ruimteverwering'-effect van de waterstofionen voldoende zuurstofatomen uit materialen in de rots uitstoten om H2O - water - gevangen in mineralen op de asteroïde.

"Cruciaal is dat dit van de zonnewind afgeleide water geproduceerd door het vroege zonnestelsel isotopisch licht is. Dat suggereert sterk dat fijnkorrelig stof, geteisterd door de zonnewind en miljarden jaren geleden in de zich vormende aarde gezogen, de bron zou kunnen zijn van het ontbrekende reservoir van het water van de planeet.”

Prof. Phil Bland, een John Curtin Distinguished Professor aan de School of Earth and Planetary Sciences aan de Curtin University en co-auteur van het artikel zei: "Atom probe tomography laat ons een ongelooflijk gedetailleerd kijkje nemen in de eerste 50 nanometer of zo van het oppervlak van stofkorrels op Itokawa, die in cycli van 18 maanden om de zon draait. Het stelde ons in staat om te zien dat dit fragment van de door de ruimte verweerde rand voldoende water bevatte dat, als we het zouden opschalen, ongeveer 20 liter zou bedragen voor elke kubieke meter steen.

Co-auteur prof. Michelle Thompson van het Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences aan de Purdue University voegde toe: "Het is het soort meting dat gewoon niet mogelijk zou zijn geweest zonder deze opmerkelijke technologie. Het geeft ons een buitengewoon inzicht in hoe kleine stofdeeltjes die in de ruimte zweven, ons kunnen helpen de boeken over de isotopensamenstelling van het water van de aarde in evenwicht te brengen, en ons nieuwe aanwijzingen geven om het mysterie van zijn oorsprong te helpen oplossen."

De onderzoekers zorgden ervoor dat de resultaten van hun tests nauwkeurig waren en voerden aanvullende experimenten uit met andere bronnen om hun resultaten te verifiëren.

Dr. Daly voegde toe: “Het atoomsonde-tomografiesysteem aan de Curtin University is van wereldklasse, maar het was nooit echt gebruikt voor het soort analyse van waterstof dat we hier aan het uitvoeren waren. We wilden er zeker van zijn dat de resultaten die we zagen juist waren. Ik presenteerde onze voorlopige resultaten op de Lunar and Planetary Science-conferentie in 2018 en vroeg of eventuele aanwezige collega's ons wilden helpen onze bevindingen te valideren met eigen monsters. Tot onze vreugde boden collega's van het NASA Johnson Space Center en de Universiteit van Hawai'i aan de universiteiten van Mānoa, Purdue, Virginia en Noord-Arizona, de nationale laboratoria van Idaho en Sandia allemaal aan om te helpen. Ze gaven ons monsters van vergelijkbare mineralen bestraald met helium en deuterium in plaats van waterstof, en uit de resultaten van atoomsondes van die materialen werd al snel duidelijk dat wat we in Itokawa zagen van buitenaardse oorsprong was.

“De collega's die hun steun aan dit onderzoek hebben aangeboden, zijn echt een droomteam voor ruimteverwering, dus we zijn erg enthousiast over het bewijs dat we hebben verzameld. Het zou de deur kunnen openen naar een veel beter begrip van hoe het vroege zonnestelsel eruit zag en hoe de aarde en haar oceanen werden gevormd.”

Professor John Bradley, van de Universiteit van Hawaï in Mānoa, Honolulu, een co-auteur van het artikel, voegde toe: Nog maar tien jaar geleden was het idee dat zonnewindbestraling relevant is voor de oorsprong van water in het zonnestelsel , veel minder relevant voor de oceanen van de aarde, zou met scepsis zijn begroet. Door voor het eerst te laten zien dat er water wordt geproduceerd in situ op het oppervlak van een asteroïde, bouwt onze studie voort op de zich opstapelende hoeveelheid bewijs dat de interactie van de zonnewind met zuurstofrijke stofkorrels inderdaad water produceert. 

"Aangezien stof dat overvloedig aanwezig was in de zonnenevel voorafgaand aan het begin van planetesimale aanwas onvermijdelijk werd bestraald, is water geproduceerd door dit mechanisme direct relevant voor de oorsprong van water in planetaire systemen en mogelijk de isotopensamenstelling van de oceanen van de aarde."

Hun schattingen van hoeveel water er zich in door de ruimte verweerde oppervlakken zou kunnen bevinden, suggereren ook een manier waarop toekomstige ruimteverkenners watervoorraden zouden kunnen produceren op zelfs de meest schijnbaar droge planeten. 

Co-auteur Professor Hope Ishii van de Universiteit van Hawaï in Mānoa zei: "Een van de problemen van toekomstige menselijke verkenning van de ruimte is hoe astronauten genoeg water zullen vinden om hen in leven te houden en hun taken te volbrengen zonder het op hun reis mee te nemen. . 

“We denken dat het redelijk is om aan te nemen dat hetzelfde proces van verwering in de ruimte dat het water op Itokawa heeft veroorzaakt, tot op zekere hoogte zal hebben plaatsgevonden op veel luchtloze werelden zoals de maan of de asteroïde Vesta. Dat zou kunnen betekenen dat ruimteverkenners in staat zijn om verse watervoorraden rechtstreeks uit het stof op het aardoppervlak te verwerken. Het is opwindend om te bedenken dat de processen die de planeten hebben gevormd, kunnen helpen om het menselijk leven te ondersteunen terwijl we verder reiken dan de aarde." 

Dr. Daly voegde toe: “NASA's Artemis-project is van plan om een ​​permanente basis op de maan te vestigen. Als het maanoppervlak een soortgelijk waterreservoir heeft dat afkomstig is van de zonnewind die dit onderzoek op Itokawa heeft blootgelegd, zou het een enorme en waardevolle hulpbron zijn om dat doel te helpen bereiken.

De paper van het team, getiteld 'Solar Wind Contribution's to the Earth's Oceans', is gepubliceerd in Natuur astronomie. 

Onderzoekers van de Universiteit van Glasgow, Curtin University, de University of Sydney, de University of Oxford, de University of Hawai'i at Mānoa, het Natural History Museum, Idha National Laboratory, Lockheed Martin, Sandia National Laboratories, NASA Johnson Space Center, de University of Virginia, Northern Arizona University en Purdue University hebben allemaal bijgedragen aan de paper. 

Print Friendly, PDF & Email

Over de auteur

Linda S. Hohnholz

Linda Hohnholz is hoofdredacteur geweest voor eTurboNews voor vele jaren.
Ze houdt van schrijven en let op details.
Ze is ook verantwoordelijk voor alle premium content en persberichten.

Laat een bericht achter