Stærke indicier: Jordens vand stammer fra Jupiter
Nyt internationalt studie med dansk deltagelse tyder på, at meteorer fra Jupiter har tilført det indre solsystem vand, mens Jorden var under udvikling. Det kan betyde, at historien om vand i solsystemet skal skrives om. »Fantastisk,« siger lektor.

Den stiplede linje på illustrationen indikerer snelinjen. Uden for den er alt vand i form af is eller sne, mens vandet inden for er i molekyleform. Den grå sten er Vesta og den store planet uden for snelinjen er Jupiter, der skubber kulkondritter ind i det indre solsystem. En af kulkondritterne er forstørret til venstre, hvor man kan se vandmolekylerne. (Illustration: Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution)

Den stiplede linje på illustrationen indikerer snelinjen. Uden for den er alt vand i form af is eller sne, mens vandet inden for er i molekyleform. Den grå sten er Vesta og den store planet uden for snelinjen er Jupiter, der skubber kulkondritter ind i det indre solsystem. En af kulkondritterne er forstørret til venstre, hvor man kan se vandmolekylerne. (Illustration: Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution)

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.

Fakta

En isotop er en atomkerne med samme protontal, men forskelligt neutrontal.

I studiet har forskerne undersøgt to af brints isotoper – deuterium ²H og protium ¹H.

De to isotoper findes blandt andet i vand, derfor er deres forhold en god måde at lede efter vand på.

De fleste grundstoffer er blandinger af stabile isotoper.

Nogle isotoper er stabile, mens andre kan være radioaktive.

Kilde: Den Store Danske og 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

Fakta

Vesta er det nærmeste massive objekt i asteroidebæltet i solsystemet med en radius på 255 kilometer.

På Jorden har man fundet eucritter fra Vesta med en vægt på mellem små 100 gram til over 40 kilo.

I alt har man fundet mellem 100 - 150 eucritter fra Vesta på Jorden.

Kilde: Sune G. Nielsen

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. 
 

Metode

Forskerne har anvendt et massespektrometer til at måle isotopforholdet mellem deuterium og hydrogen i eucritterne.

Et massespektrometer fungerer på den måde, at det materiale man vil undersøge kommer under vakuum. Derefter opløser man en lille del af materialet med en ion-stråle af ilt, der ioniserer atomerne i materialet. Det ioniserede materiale bliver ved hjælp af en spændingsforskel ledt igennem spektrometret og forbi et magnetfelt, hvor ionerne bliver sorteret.Til sidst bliver ionerne talt af en detektor i enden af massespektrometret og isotopforholdet tælles. 

Eucritternes isotopforhold er meget lig Jordens havvand, mens forholdet på de fleste kometer er meget anderledes. Her har man målt deuterium mængder på mellem 2.000 – 4.000 gange højere end Jordens.

Kilde: Sune G. Nielsen  

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

Videnskab.dk Podcast

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

Danske 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 og døde 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.



Det sker