När jorden uppstod var den för varm för vatten. Men var kom hon ifrån då? Två nya studier avslöjar hur Jupiter spelade en roll.
Mänskligheten finns för att det skedde en verklig explosion. Och mer än en gång. Under solsystemets födelsetid bildade först dammpartiklar små bitar och sedan stora asteroider. Massiva kroppar smälte ständigt samman med varandra och smälte till en ny kropp. I slutändan var det bara några få skräp kvar som gradvis rensade sig runt solen. Så här visade jorden sig för 4,5 miljarder år sedan.
Denna teori om jordens ursprung är en vetenskaplig kompromiss. Bara han svarar inte på alla frågor. Varifrån kom vatten på den blå planeten? När allt kommer omkring är forskarna eniga om att när jorden bildades var det för varmt för vattenmolekyler. Det finns flera teorier om dess ursprung.
Två relevanta studier på en gång främjar en av de nyaste teorierna, enligt vilka Jupiter spelade en ledande roll. Vatten och andra flytande ämnen fördes till jorden inte på det sätt de tänkte på det tidigare, i ett senare skede med hjälp av kometer och asteroider, och redan i det första steget av planetens framväxt.
I början var det värme
När rymdbombardemanget inträffade var temperaturen i solsystemet så hög att vatten bara fanns i form av gas. Men de unga, oformade planeterna kunde inte acceptera denna gas. Istället bar en stark solvind den in i rymdens djup. Först senare återvände den vitala kemiska föreningen H20 från det yttre, kalla solsystemet. När? Och hur?
Forskning av forskare Mario Fischer-Gödde och Thorsten Kleine från universitetet i Münster tyder på att den konstiga rörelsen av planeten Jupiter under solsystemets första miljoner år förde vatten tillbaka till jorden. Dessa data strider mot den utbredda teorin, enligt vilken vatten hamnade på jorden först i den sista fasen av jordens ursprung för 4,4-3,9 miljarder år sedan med hjälp av meteoriter och asteroider. Deras huvudargument är det sällsynta elementet Ruthenium.
Kampanjvideo:
Materialet har speciella egenskaper. Det graviterar mot järn, siderofilt, som forskarna säger, och därför sjönk i de tidiga stadierna av planetens uppkomst till största delen till kärnan, som innehåller järn. Men rutenium finns också i skikten av jordskorpan och manteln. Perfekt för Fischer-Gedde och Kleine, för genom att göra det vet de vad de ska berätta om jordens senaste historia.
Vandrande Jupiter
Terrestriskt rutenium har en specifik komposition. Den består av atomer med olika antal neutroner, isotoper och har således ett slags kemiskt fingeravtryck som teamet kan jämföra med ruthenium från unga meteoriter.
Beroende på meteoriternas ursprung, som är rester av det unga solsystemet, skiljer sig också sammansättningen av deras rutenium. Kometer som innehåller vatten från det yttre solsystemet har ett annat fingeravtryck än torra meteoriter från det inre solsystemet. Mantelns ursprung från det sista stadiet av uppkomsten av jorden kan förklaras med detta.
Resultaten av Fischer-Gedde-studien indikerar att manteln kommer från meteoriter från enstatitkondritfamiljen. Vattenrika föremål från det yttre solsystemet verkar inte ha kollapsat.
"Eftersom vi kan utesluta att vattnet anlände till jorden med meteoriterna, hände det strax innan det", säger Torsten Kleine. Hans forskning underbygger "Big Pivot" -modellen, som inrättades för bara några år sedan.
I enlighet med denna modell drev den unga Jupiter mot det inre solsystemet på grund av effekten av planetens gashölje. När Saturnus senare kom fram drogs den utåt igen i dagens omlopp. Medan gasjätten tryckte stenigt material mot solen på väg tillbaka, kastade den meteoriter och vatten från det yttre solsystemet mot jorden. "Detta förde en massa vatteninnehållande meteorer till jorden någon gång", säger Kleine. Och detta hände ganska tidigt i jordens historia.
Vattenfria meteoriter bildade jorden
En annan studie av Nicholas Daufas från University of Chicago stödde forskarna i deras teori. Den amerikanska forskaren vände sig också till idén om rutenium och applicerade den på flera element samtidigt. Alla visas både på jorden och i meteoriter. Till skillnad från tyska forskare testade han inte sina antaganden om verkliga rymdelement, utan utvecklade på grundval av tillgänglig forskning en matematisk modell om ursprunget till markmaterial. Enligt det uppstod jorden i två faser. I det första steget bildades byggmaterialet av några vattenrika meteoriter från det yttre solsystemet - ungefär en tiondel av den dåvarande jordmassan - och vattenfria enstatitkondriter. I det andra steget fanns det inga fler vattenrika meteoriter; bara enstatitkondriter skickades till jorden.
Inga data om kometer
Problemet är att alla forskare bara studerade meteoriter, det vill säga himmelskroppar som föll till jorden. "Vi antar att förhållandet mellan isotoper av rutenium är mindre överensstämmande med förhållandet med jorden, desto längre från solkometerna visas", säger Kleine. "Således utesluter vi de yttre himmellegemerna som bärare av vatten i det sista steget av uppkomsten av jorden." Om det, tvärtemot förväntningarna, finns kometer utanför solsystemet som har samma isotoper av rutenium som jorden, kommer den här modellen inte längre att fungera.
Det som saknas för att lösa gåtan från källan till jordens vatten är tillförlitliga uppgifter om sådana himmellegemer. De kan tillhandahållas från komet expeditioner. Eftersom Europeiska rymdorganisationens Rosetta-uppdrag ännu inte har tillhandahållit tillräckligt med data satsar forskare på framtida projekt. Emellertid har ett officiellt beslut om ett sådant uppdrag ännu inte fattats.
Tobias Landwehr