Var kom allt vårt vatten ifrån? Det som kan verka som en enkel fråga har utmanat och fascinerat planetforskare i årtionden. Kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko vatten liknar inte jordens vatten.
Eftersom jorden var extremt varm tidigt i sin bildning, tror forskare att jordens ursprungliga vatten borde ha kokt bort så från en kokande vattenkokare. Förebyggande teorier har beaktat två källor för en senare tid leverans vatten till jordens yta när förhållandena hade svalnat. Den ena är kometer och den andra är asteroider. Visst vatten kom från båda källorna, men frågan har varit vilken som är den dominerande källan.
Det finns två områden i vårt solsystem där kometer bildades för cirka 4,6 miljarder år sedan. Det ena är Oort-molnet långt bortom Pluto. Allt pekar på att Comet 67P: s ursprung är kometernas andra födelseort - Kuiper Belt i regionen Neptunus och Pluto. Rosettas resultat utesluter Kuiper Belt-kometer som en källa till jordens vatten. Tidigare observationer av Oort molnkometer, såsom Hyakutake och Hale-Bopp, har visat att de inte heller har jordliknande vatten. Så planetforskare måste ompröva sina modeller med vikt som ges till den andra möjliga källan - asteroider.
Frågan om källan till jordens vatten har hanterats av jordbaserade instrument och flera sonder som kommer med kometer. 1986 avslöjade den första flybyen av en komet - Comet 1P / Halley, en Oort molnkomet - att dess vatten inte var som vattnet på jorden. Hur vattnet från dessa kometer - Halley och nu 67P - skiljer sig från jordens är i förhållandet mellan de två typerna av väteatomer som utgör vattenmolekylen.
Mätningar med spektrometrar avslöjade hur mycket Deuterium - en tyngre form av väteatomen - som fanns i relation till den vanligaste typen av väte i dessa kometer. Detta förhållande, betecknat D / H, är cirka 1 av 6000 i jordens havsvatten. För de allra flesta kometer har fjärr- eller in-situ-mätningar hittat ett förhållande som är högre vilket inte stöder påståendet att kometer levererade vatten till den tidiga jordytan, åtminstone inte mycket av den.
Senast förorsakade Hershel rymdteleskopobservationer av kometen Hartley 2 (103P / Hartley) en uppståndelse i debatten om källan till jordens vatten. De spektrala mätningarna av kometens ljus avslöjade ett D / H-förhållande precis som jordens vatten. Men nu har Hershel-observationen blivit mer ett undantag på grund av Rosettas senaste mätningar.
De nya mätningarna av 67P gjordes av ROSINA Double Focusing Mass Spectrometer (DFMS) ombord på Rosetta. Till skillnad från fjärrobservationer med ljus som är mindre exakta, kunde Rosetta noggrant mäta mängderna Deuterium och vanligt väte som omger kometen. Forskare kunde då helt enkelt bestämma ett förhållande. Resultaten rapporteras i tidningen ”67P / Churyumov-Gerasimenko, en Jupiter-familjekomet med högt D / H-förhållande” av K. Altwegg, et al., Publicerat i utgåvan 10 december 2014 av Vetenskap.
ROSINA-instrumentobservationerna bestämde ett förhållande på 5,3 ± 0,7 × 10-4, vilket är ungefär 3 gånger förhållandet D / H för jordens vatten. Dessa resultat utesluter inte kometer som en källa till markvatten men de leder forskare att betrakta asteroider som den dominerande källan. Även om asteroider har mycket lägre vatteninnehåll jämfört med kometer, är asteroider och deras mindre versioner, meteoroider, fler än kometer. Varje meteor / fallande stjärna som vi ser brinna upp i vår atmosfär levererar en myriad av föreningar, inklusive vatten, till jorden. Tidigt var angreppet av meteoroider och asteroider som påverkade jorden mycket större. Följaktligen kan de små mängder vatten som tillförts av var och en lägga till vad som nu ligger i hav, sjöar, bäckar och till och med våra kroppar.
referenser:
D / H-förhållande vatten på jorden mätt med DFMS
67P / Churyumov-Gerasimenko, en komet av Jupiter-familjen med högt D / H-förhållande
Rosetta drivs av debatten om ursprunget till jordens vatten
Provenances of Asteroids och deras bidrag till de flyktiga inventeringarna av de terrestriska planeterna
Senast relaterad artikel i Space Magazine:
Vilken procent av jorden är vatten?
