Har du nogensinde tænkt over, hvor al Jordens vand kommer fra? Og funderer du nogensinde over, hvordan Jorden så ud for milliarder af år siden?
Forskere er netop kommet nærmere svar på den slags spørgsmål ved at undersøge nogle af verdens ældste bjergarter i Grønland.
I bjergene nær Nuuk har en gruppe danske og udenlandske forskere fundet en helt unik variant af grundstoffet ruthenium, der er over 3,9 milliarder gammel.
Vand kom sandsynligvis til Jorden på samme tid som det fundne grundstof, viser forskernes analyser, som netop er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.
»Ruthenium isotopsignaturen i disse grønlandske bjergarter er helt unik og stammer fra tiden, før Jorden blev bombarderet af meteorer. Bjergene har formentlig befundet sig 30 kilometer under Jordens overflade og er derfor ikke blevet berørt af de kosmiske sammenstød. Det lader til, at Nuuk-området er et unikt fragment af vores tidlige planet, som er blevet bevaret.«
Det fortæller adjunkt ved Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning på Københavns Universitet Kristoffer Szilas, da Videnskab.dk fanger ham på telefonen til en snak om det nye studie, som han selv er medforfatter på.
Forskningen er også med til at forklare, hvorfra blandt andet guldet i alle verdens vielsesringe og halskæder kommer.
Vi vender tilbage til det utrolige fund. Først skal du lige høre lidt om, hvordan ruthenium kan være et vindue til Jordens oprindelse.
\ Om isotoper
Isotoper er forskellige udgaver af samme grundstof. Eksempelvis er der tre versioner af ilt: 16O, 17O og 18O.
Alle isotoperne har det samme antal protoner i atomkernen, men forskelligt antal neutroner. Jo flere neutroner, des mere vejer isotopen.
Forskere kan bruge isotoperne til at datere gamle bjergarter, hvor forholdet mellem isotoper varierer i forhold til bjergartens alder.
På Jorden findes nogle grundstoffer kun som bestemte isotoper, men et fund af en anden isotop i et materiale kan indikere, at det ikke stammer fra Jorden – men fra rummet.
Månens dannelse tørlagde Jorden
For at forstå den brik, som ruthenium er i puslespillet om Jordens skabelse, skal vi lige en tur omkring teorien for oceanernes dannelse.
For 4,4 milliarder år siden smadrede et stort himmel-legeme ind i Jorden i en altødelæggende begivenhed. Det resulterede i to ting:
- For det første skabte det Månen, der blev dannet af alt det materiale, som blev slynget ud i rummet.
- For det andet forsvandt alt vand fra Jorden. Det fordampede simpelthen sammen med alle andre letfordampelige grundstoffer.
Hvis det ikke havde været for et veritabelt bombardement af meteorer, som over de efterfølgende mange millioner år bragte vand og en lang række andre grundstoffer, herunder guld, platin og ruthenium, til Jorden, havde planeten stadig i dag været tør og gold.
»For 4,4 milliarder år siden skete der det, at Jorden så at sige blev genfødt. Den havde én sammensætning før, men en helt anden efter denne store kollision, som blandt andet resulterede i en større metallisk kerne,« forklarer Kristoffer Szilas.
Alt guld og platin kom til Jorden med meteorer
Jorden blev oprindeligt dannet af meteorisk materiale, som lå tæt på Solen – fra Mars og indefter – og som nu ikke findes mere, fordi Solen har opslugt dem, hvilket det nye studie også bekræfter.
De grundstoffer, der kom til Jorden med meteorerne, havde for manges vedkommende en isotop-signatur, som ikke findes på Jordens overflade i dag.
Efterfølgende blev Jorden bombarderet af meteorer med en helt anden isotop-signatur, og det er dén, som forskerne ser, når de kratter i Jordens klipper i dag.
»Hvis ikke Jorden var blevet bombarderet med meteorer, havde alt guld og platin på Jorden befundet sig i Jordens kerne, men selve tilstedeværelsen af guld og platin på Jordens overflade understøtter teorien om, hvordan disse ædelmetaller og også vandet kom til Jorden,« siger Kristoffer Szilas.
\ Læs mere
Unik ruthenium-isotop-signatur i grønlandske klipper
Og så kommer vi til ruthenium.
Problemet med ruthenium har nemlig været, at grundstoffet ikke matchede isotopsignaturen fra meteorerne, hvilket som sagt var en torn i øjet på fortalerne for teorien for vandets ophav på Jorden.
I det nye studie har forskerne derfor undersøgt en lang række gamle bjergarter og lavet komplicerede ruthenium-undersøgelser på dem.
Ruthenium overalt på Jorden har præcis den samme isotop-signatur, men da forskerne undersøgte bjergarter fra gamle grønlandske klipper ud for Nuuk, fandt de noget, som fik deres øjne til at spærre sig op:
En anomali (en undtagelse fra normen, red.).
Forskerne havde fundet ruthenium med en helt unik isotopsignatur. Analyser viste, at grundstoffet stammede fra tiden, før meteorer bombarderede Jorden.
\ Læs mere
Fund passer som hånd i handske
Ruthenium-anomalien gjorde, at forskerne kunne få lukket den såkaldte massebalance, som Kristoffer Szilas udtrykker det.
Når man kombinerer ruthenium-isotopværdierne fra den tidlige Jord med ruthenium-isotopværdierne fra meteorerne fra den ydre del af Solsystemet, får man nemlig lige præcis den isotop-sammensætning, som findes overalt på Jorden i dag – altså lige bortset fra omkring Nuuk i Grønland.
Det er en meget stærk indikator for, at ruthenium sammen med vand kom til Jorden med meteorerne for over 3,9 milliarder år siden.
»Nu ved vi, at den oprindelige jordklode bestod af noget andet materiale, end man hidtil har antaget, og vi har et fysisk bevis på, at teorien omkring oprindelsen af alt vand på Jorden fra den ydre del af Solsystemet passer,« siger Kristoffer Szilas.
Kristoffer Szilas fortæller, at fremadrettet vil forskerne forsøge at åbne mere op for det vindue, som de har fået ind til Jordens forhistorie, før den blev overdænget med meteorer for cirka 3,9 milliarder år siden.
»Dét, vi vil gøre nu, er blandt andet at se, om vi kan bestemme en præcis alder for disse bjergarter. Desuden vil vi forsøge at finde lignende isotop-anomalier for andre grundstoffer, eksempelvis krom, jern og nikkel, i de samme gamle bjergarter i Grønland,« forklarer Kristoffer Szilas.
Vigtig puslespilsbrik i kompleks forståelse af Jordens fortid
Studiet er spændende og en interessant brik i et meget kompliceret puslespil vedrørende forståelsen af Jordens fortid.
Sådan lyder en kommentar til studiet fra ph.d. og geokemiker Rasmus Andreasen fra Institut for Geoscience ved Aarhus Universitet.
Rasmus Andreasen har ikke noget med det nye studie at gøre, men han har læst det og fortæller til Videnskab.dk, at det er godt med et ekstra input til at underbygge den førende teori for, hvordan verdenshavene blev skabt.
Der har ruthenium tidligere været et problem, fordi målinger af det ikke har passet ind i den gængse teori. Men nu ser grundstoffet ud til også at være på linje med alle de andre indikatorer.
»Måske er det mest en stor ting for folk, som arbejder med nukleosyntetiske anomalier, altså variationer i isotopforhold fra da grundstofferne blev dannet,« fortæller Rasmus Andreasen og uddyber:
»Tidligere har ruthenium ikke passet ind i den gængse teori, hvilket også forskerne bag det nye studie selv pointerede i ét af deres egne studier for nogle år siden. Man kunne ikke forklare den anomali, som ruthenium var ansvarlig for, men det kan man nu, og det er godt, at det nu også er på plads,« siger Rasmus Andreasen.
