Jorden udtørrer, hvis det går som på Venus og Mars
Engang var der vand på vores nu hovedsageligt tørre naboplaneter. Hvordan ser fremtiden mon ud for vores egen planet Jorden?
Partner The Conversation

Videnskab.dk oversætter artikler fra The Conversation, hvor forskere fra hele verden selv skriver nyheder og bringer holdninger til torvs

 

Vi kendte allerede til Venus. Vi havde mistanke om Mars. Nu er vi sikre.

Vores to nærmeste naboer i solsystemet havde engang oceaner – planet-omgivende, klode-omsluttende, Jord-lignende oceaner. Men vandbærende planeter er skrøbelige. Venus havde ikke de rette forhold og mistede sine have til rummet. Vi har det afgørende bevis.

Og nu ved vi også, at Mars, stakkels Mars, ikke havde succes med at holde på vandet. Mars har mistet mindst 80 procent af det vand, som den engang havde, til rummet.

Og du Jord? Hvad med dig? Eller mere nøjagtigt, hvad med os? I øjeblikket har vi rigeligt med vand, men hvad bringer fremtiden for vores planets allervigtigste stof? Risikerer vi at misligholde vores uerstattelige vandreserve og dermed omdanne vores planet til en planetarisk ørken, som vores naboer Venus og Mars?

Lidt ekstra temperaturstigninger takket være en løbsk drivhuseffekt, og den ultimative konsekvens af global opvarmning kunne betyde en udstødelse af vandet fra vores planet.

Et vandmolekyle bestående af to H'er og et O. (Foto: Sakurambo)

NB: Torsdag 8. oktober udkom en undersøgelse i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Science, som beskriver, at robotbilen Curiosity, som kører rundt på Mars, har bekræftet, at den røde planet for milliareder af år siden var i stand til at huse vand i søer over længere perioder.

 

Forstå vand på atomniveau

Lad os forsøge os med lidt interplanetarisk retsvidenskab. Lad mig lægge ud med at introducere dig for de atomiske bestanddele af den masse, som kemikere kalder for H2O, som de fleste af os kender som vand i daglig tale.

H'et repræsenterer atomet hydrogen. O'et repræsenterer atomet oxygen. Tallet to efter bogstavet H fortæller os, at et enkelt vandmolekyle er sammensat af to hydrogenatom og et oxygenatom.

Før vi kan træde ind i CSI - solsystemets verden - bliver vi nødt til at få en lidt mere detaljeret forståelse af atomernes struktur. Hydrogen er hydrogen, fordi dens kerne har en positivt ladet proton, som har en negativt ladet elektron kredsende om sig.

Kernen kan dog også have en neutron, som er neutral. Selv med en neutron har atomet stadig en positiv ladning i kernen på +1. Det er derfor stadig hydrogen, men med en vigtig forskel: Det er langt tungere, faktisk omtrent dobbelt så tungt, takket være den ekstra neutron.

Kemikere kalder denne type tungt hydrogen for deuterium. Deuterium opfører sig på nøjagtig samme måde i kemiske reaktioner som almindeligt hydrogen; det er bare tungere.

Husker du H2O-molekylet? Når det dannes med et deuteriumatom, er det et HDO-molekyle. Det vil smage ens, og det vil give den samme næring til vores blomster og ørkenrotter, men det vil veje mere.

Den ekstra vægt gør hele forskellen, fordi Isaac Newtons og Albert Einsteins uundgåelige tyngdelov siger, at deuterium vil blive halet langt kraftigere ned mod en planets overflade end almindeligt hydrogen. Når deuterium og almindeligt hydrogen begge kan springe frit rundt i en planets atmosfære, vil det almindelige hydrogen springe langt højere.

Og hvis planetens tyngdekraft er svag, hvilket er tilfældet for Jorden, Venus og Mars – kan almindeligt hydrogen springe så højt, at det kan slippe ud i rummet, hvorimod deuterium forbliver evigt bundet til planetens tyngdekraft.

 

Jupiter afslørede hydrogen-deuteriumforholdet i vores solsystem

I 1995 målte NASA's Galileo-sonde forholdet af hydrogen til deuterium i kæmpeplaneten Jupiters atmosfære og opdagede, at det var omkring 40.000 til 1.

Galileos sonde holdt i mindre end en time, før Jupiters kraftige atmosfære tilintetgjorde den. (Foto: NASA)

Jupiter er en så enorm planet, at hverken hydrogen eller deuterium kan undslippe. Derfor er planetforskere temmelig sikre på, at samtlige stoffer i blandingen af gasser og støv, som dannede Solen og alle planeterne i vores solsystem, blev dannet med samme forhold af hydrogen til deuterium, som Galileo sonden fandt i Jupiters atmosfære.

Vi tager det for givet, at alt vandet, som oprindeligt blev opbevaret på Venus, Jorden og Mars, havde samme hydrogen til deuteriumforhold.

Nå, lad os nu lave lidt kemi. Hvis jeg ønskede at fremstille 20.000 vandmolekyler, ville jeg have brug for i alt 40.000 hydrogen- (H) og deuteriumatomer (D) (hvoraf 39.999 ville være H og 1 ville være D), og så naturligvis 20.000 oxygen (O) atomer. I min blanding af 20.000 vandmolekyler, ville jeg kunne fremstille 19.999 H2O molekyler og et HDO molekyle, ud fra mit indledende hydrogen- til deuteriumatomforhold.

 

Det virkelige H til D forhold

I et glas vand, som er øst op fra en hvilken som helst del af Jordens have, i en hvilken som helst ferskvandssø fra et hvilket som helst kontinent, i en hvilken som helst kop te i en hvilken som helst by, i en alpegletsjer eller en varm kilde i Yellowstone, vil hydrogen til deuteriumforholdet være 6.250 til 1, ikke 40.000 til 1.

Hvorfor er det så lille? Noget tyder på, at vores planet mistede en stor mængde hydrogen (men ikke deuterium) tidligt i Jordens historie. Da hydrogenatomer slap ud i rummet, faldt H til D forholdet fra 40.000 til 1 til kun 6.250 til 1. Faktisk har Jorden måske mistet hele 80 procent af dens oprindelige population af hydrogenatomer, og eftersom de fleste hydrogenatomer, på Jorden, er bundet i vandmolekyler, svarer tabet af hydrogenatomer formentlig til tabet af vand.

Der er stadig mere D end H, men mindre, end man troede. (Foto: Jeyheich,)

Helt tilbage i 1978 nedkastede NASA’s Pioneer Venus rumfartøj en sonde, som faldt ind i og målte forholdene i Venus’ atmosfære. En af dets chokerende opdagelser var, at hydrogen til deuteriumforholdet på Venus kun er 62 til 1, hele 100 gange mindre end forholdet på Jorden.

Den klare betydning af denne opdagelse er, at Venus engang var våd, men nu er knastør. Venus, som vi nu ved, har en overfladetemperatur på 867 Fahrenheit (463 Celsius). Venus havde have engang, men Venus blev varmere og havene kogte væk fra overfladen. Derefter delte ultraviolet lys fra Solen vandmolekylerne i deres atombestanddele.

Det medførte, at de lette hydrogenatomer sprudlede op til den øverste del af atmosfæren og slap ud i rummet, mens de tunge deuteriumatomer blev fanget af Venus’ tyngdekraft. Hydrogen til deuteriumforholdet i Venus’ atmosfære er det vigtige tegn, som beviser, hvad der fandt sted for en milliard eller flere år siden på Venus.

 

Nyere forskning har undersøgt vandet på Mars’ overflade

Nu har ny forskning, som netop er blevet publiceret i Science dette forår, under ledelse ad G L Villanueva fra NASA Goddard Space Flight Center brugt kraftige teleskoper på Jorden for at kortlægge vand (H2O) og dets deutererede form (HDO) på Mars' overflade.

De har bekræftet resultaterne fra NASA’s Curiosity/Mars Science Laboratory fra 2013, at hydrogen til deuteriumforholdet på Mars er omkring syv gange mindre sammenlignet med det på Jorden. Denne måling fortæller os, at Mars, ligesom Venus, har mistet rigtig meget hydrogen, hvilket igen betyder, at Mars også har mistet rigtig meget vand.

En atmosfærisk sonde stiger ned gennem det venusianske skydække. (Foto: Ames Research Center and Hughes Aircraft Company, CC BY)

Den totale mængde vand, som er fundet i alle aktuelt eksisterende vandreservoirer på Mars (iskapperne – som har noget vand, men primært består af frossen carbondioxid; atmosfærisk vand; isrige regolitlag; overfladenære aflejringer) ville udgøre et ocean, som var omkring 21 meter dybt. Deuteriumberegningerne fortæller os, at Mars engang havde syv gange så meget vand, nok vand til at skabe et hav, som ville have dækket hele planeten med en dybde på mindst 137 meter.

Beviserne er nu klare: Mars har mistet mindst 85 procent af det vand, den engang havde. (Og det er en vurdering, som antager, at Jorden ikke har mistet noget vand; hvis Jorden også har mistet 80 procent af sin oprindelige vandbeholdning, så har Mars mistet 97 procent af sin oprindelige vandbeholdning.)

LÆS OGSÅ: Nyt bevis: Vand driver ned ad skråninger på Mars

 

Venus og Mars’ skæbne vidner om vigtigheden af, at vi passer på vores værdifulde Jord

Venus og Mars. Mars og Venus. Planetforskere ved, at begge planeter var våde og Jordlignende i begyndelsen; de ved også, at hverken Venus eller Mars kunne fastholde deres vande længe nok til at udvikle avancerede livsformer, til at de kunne trives.

Den lærte lektie fra Venus og Mars er klar og simpel: Vandverdener er sarte og skrøbelige. Vandverdener, som kan overleve aldringens ødelæggelser, hvad enten disse er naturlige eller påført af deres beboere – og kan fostre og bevare liv på lang sigt – er sjældne og værdifulde.

Hvis vi tillader, at vores planets temperaturer stiger en grad eller to, overlever vi det måske med en mindre miljøkatastrofe. Men hvis den nu stiger mere end nogle få grader, kender vi så det punkt, hvor global opvarmning sender vores atmosfære ud i en løbsk dødsspiral og omdanner Jorden til Venus?

Vi ved, hvordan enden på historien ser ud.

David A. Weintraub hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation. Oversat af Anna Bestle

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte, døde og vaccinationer i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs mere om det utroligt velbevarede dinosaur-foster, som du kan se herunder.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med 1 million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk