Stærke indicier: Jordens vand stammer fra Jupiter

Jordens vand er lidt et mysterium. Hvor kommer det fra? Hvornår kom det til Jorden? Er det kometer, der har bragt vandet med sig? Spørgsmålene er uendelige.

Men nu ser det ud til, at vi kan få løst lidt at mysteriet.

Et nyt studie med deltagelse af den danske forsker Sune G. Nielsen viser nemlig, at en tidlig udgave af planeten Jupiter slyngede meteorer med vandmolekyler ind i det indre solsystem, mens Jorden endnu var ved at blive dannet.

Det betyder, at vandet i det indre solsystem var til stede tidligere end hidtil troet.

»En af de store udfordringer er, at vi ikke har en fuld forståelse af, hvordan planeter opstår. Derfor er det fantastisk med den ekstra viden om, hvad tilstanden er, når planeter dannes, og hvor vandet kan komme fra. Det falder på et tørt sted,« siger Liv Hornekær, der er lektor ved Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet. Hun var ikke en del af arbejdet.

Studiet er publiceret i det velansete, videnskabelige tidsskrift Science.

Forskere opdagede noget mystisk

Men hvordan havner vand fra Jupiters meteorer på Jorden? Se det er en interessant historie.

I stedet for at undersøge meteorer fra Jupiter, havde forskerne en meteortype kaldet eucritter under lup. Eucritter stammer primært fra den næstestøste asteroide i solsystemet, Vesta. (Se faktaboks).

Eucritterne fra Vesta var længe anset for at være tørre og uden vand. Men her gjorde en af medforfatterne på studiet en underlig opdagelse, fortæller Sune G. Nielsen, der forsker i geofysik og geologi på Woods Hole Oceanographic Institution i Massachusetts, USA.

»Da Adam R. Sarafian lavede sin master kiggede han på eucritter, hvor han fandt mineralet apatit. På Jorden er apatit et vandholdigt mineral, så det undrede ham selvfølgelig. Han målte derefter vandkoncentrationen i eucrittens apatit, og der var rigtigt nok vand i,« fortæller Sune G. Nielsen.

Opdagelsen gav forskerne mistanke om, at eucritter måske kunne spille en rolle i forhold til at føre vand til det indre solsystem.

Vand består som bekendt af ilt og brint, og i det nye studie har forskerne målt på de forskellige udgaver – isotoper – af brint i eucritterne. Brint kan nemlig både optræde i en tung udgave deuterium og en almindelig udgave.

»I dette projekt måler vi forholdet mellem isotoperne deuterium og hydrogen i eucritterne. Det er brugbart, fordi forholdene er forskellige i Solsystemet, men forholdet i eucritterne var nærmest lig forholdet i havvandet på Jorden. Det er derfor et direkte bevis for, at der var vand tidligt i det indre solsystem, hvor blandt andet Vesta og Jorden blev dannet,« siger han.

Kulkondritter kom med vand

De vandholdige mineraler på Vestas eucritter opstod dog ikke af sig selv. Her kommer en ung udgave af Jupiter nemlig ind i billedet.

Jupiter ligger uden for det indre solsystem, hvor vandet er i form af is og sne. Her har den gigantiske planet været i stand til at slynge vandholdige meteorer, kaldet kulkondritter, ind i det indre solsystem fra begyndelsen.
Da kulkondritterne ramte Jorden og Vesta, blev vandet absorberet eller krystalliseret i mineraler som apatit.

Alt dette har forskerne været i stand til at måle ud fra to brintisotoper, og resultatet overrasker Liv Hornekær.

»Det er overraskende, at de ud fra brintisotoper har fundet frem til, at vandet på Jorden kommer fra den indre del af solsystemet. Det giver en større begrænsning på mulighederne for, hvor vandet kan komme fra,« siger hun.

Jorden kan have haft oceaner langt tidligere

Den tidlige tilstedeværelse af vand i det indre solsystem har selvfølgelig haft en stor betydning for Jordens udseende. Sune G. Nielsen forklarer, at der for eksempel sagtens kunne være oceaner kort tid efter planetens skabelse.

»Hvis man sammenligner med modeller, hvor vandet ankom sent, så betyder det, at Jorden sagtens kunne have haft oceaner 50 – 70 millioner år efter Solsystemets dannelse.«

»Det samme gør sig gældende for de andre planeter. Det er altså realistisk, at Mars havde vand langt tidligere, og det har kunnet øge chancerne for, at liv har kunnet udvikle sig der. Vi aner selvfølgelig ikke, hvor lang tid det tager at udvikle liv, men jo længere tid der er vand, des bedre er chancerne,« siger Sune G. Nielsen.

Kometer står ikke bag Jordens vand

De nye resultater rusker ifølge Sune G. Nielsen i nogle af de gængse teorier på området.

Han forklarer, at der groft sagt er to skoler, når man ser på teorier om oprindelsen af Jordens vand, og hvornår det opstod. Enten kom det meget sent eller meget tidligt.

I den første skole mener forskere, at vandet kom til Jorden under den periode, der kaldes det sene bombardement, hvor Jorden var 700 millioner år gammel. En anden teori inde for denne skole er, at vandet først kom til planeten 100 – 200 millioner år efter solsystemets dannelse, formentlig via kometlignende materiale.

Sune G. Nielsens studie hører til den tidlige skole. Her mener man, at vandet har været i det indre solsystem meget tidligt, men det er først nu, at der kommer direkte data, der peger i den retning.

»Man har troet, at da Jorden blev dannet, fordampede al vandet væk. Det vil sige, at Jorden var meget tør under sin dannelse, fordi det var en meget voldsom begivenhed. Derfor skulle vandet være kommet ind senere i form af for eksempel kometer, men her siger de, at meget af vandet på Jorden var i det materiale, som Jorden faktisk blev dannet af. Det er interessant,« siger Liv Hornekær.

Netop teorien om, at det er kometer, der er kommet med vand, skyder Sune G. Nielsen ned.

»Hele komet-idéen er båret af, at Jorden er inden for snelinjen (Se billedtekst). Folk mente derfor i lang tid, at Jorden blev dannet uden vand. Men målinger af kometers indhold af brint og isotopen deuterium viser, at de er meget højere end indholdet i Jordens vand. Derfor virker det usandsynligt, at kometer har haft en betydning for Jordens vandbudget. Desuden er chancerne for, at en stor komet rammer Jorden forsvindende små,« siger Sune G. Nielsen.

Vand er vigtigt

Dermed er vi altså kommet et skridt tættere nærmere på løsningen af gåden om vandet oprindelse. Men hvorfor er det lige så vigtigt at vide, hvor vores vand kommer fra?

»Det er klart, at vand på Jorden og i Solsystemet er et af de vigtigste emner forskningsmæssigt, fordi vi mener, at livets oprindelse er meget tæt forbundet med vand. Derfor er det vigtigt at forstå, hvor det kommer fra, og hvorfor vi har så meget på Jorden,« siger Sune G. Nielsen.