gerelateerde inhoud
- Het water van de aarde kan zo oud zijn als de aarde zelf
- Hoe is water op aarde gekomen?
Nieuwe isotopische analyse van maanrotsen uit het Apollo-tijdperk toont aan dat het water dat erin is opgesloten waarschijnlijk van onze planeet kwam. Afbeelding via Wikimedia Commons / Gregory H. Revera
In september 2009, na decennia van speculatie, werd voor het eerst bewijs van water op het oppervlak van de maan ontdekt. Chandrayaan-1, een maansonde gelanceerd door het ruimteagentschap van India, had een gedetailleerde kaart gemaakt van de mineralen waaruit het maanoppervlak bestaat en analisten stelden vast dat de kenmerken van maanrotsen op verschillende plaatsen aangaven dat ze zoveel 600 miljoen metrische waarden droegen ton water.
In de jaren daarna hebben we verder bewijs gezien van water, zowel op het oppervlak als in het binnenste van de maan, opgesloten in de poriënruimte van rotsen en misschien zelfs bevroren in ijskappen. Dit alles heeft enthousiastelingen in de ruimte-exploratie behoorlijk opgewonden gemaakt, omdat de aanwezigheid van bevroren water op een dag permanente bewoning van de Maan veel haalbaarder zou kunnen maken.
Voor planetaire wetenschappers roept het echter een knoestige vraag op: hoe kwam water in de eerste plaats op de maan?
Een nieuw artikel dat vandaag in Science is gepubliceerd, suggereert dat, hoe onwaarschijnlijk het ook lijkt, het water van de maan afkomstig is van dezelfde bron als het water dat uit de kraan komt wanneer je een kraan opent. Net zoals veel wetenschappers geloven dat de volledige watervoorziening van de aarde aanvankelijk werd geleverd via watervoerende meteorieten die miljarden jaren geleden van de asteroïdengordel af reisden, geeft een nieuwe analyse van vulkanische maanstenen die tijdens de Apollo-missies zijn teruggebracht aan dat het water van de maan zijn wortels heeft in dezelfde meteorieten. Maar er is een wending: voordat de maan werd bereikt, was dit maanwater eerst op aarde.
Een close-up van een smeltinsluiting binnen maanrotsen. Deze insluitsels onthullen aanwijzingen over het watergehalte dat gevangen zit in de maan. Afbeelding via John Armstrong, Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington
Het onderzoeksteam, geleid door Alberto Saal van de Brown University, analyseerde de isotopische samenstelling van waterstof in water in minuscule bellen van vulkanisch glas (onderkoelde lava) evenals smeltinsluitingen (klodders gesmolten materiaal gevangen in langzaam koelend magma dat later vast werd) in de rotsen van het Apollo-tijdperk, zoals weergegeven in de afbeelding hierboven. In het bijzonder werd gekeken naar de verhouding van deuteriumisotopen ("zware" waterstofatomen die een toegevoegd neutron bevatten) tot normale waterstofatomen.
Eerder hebben wetenschappers ontdekt dat in water deze verhouding verandert afhankelijk van waar in het zonnestelsel de watermoleculen aanvankelijk werden gevormd, omdat water dat dichter bij de zon is ontstaan, minder deuterium heeft dan water dat verder weg is gevormd. Het water dat was opgesloten in het maanglas en smeltinsluitsels bleek een deuteriumniveau te hebben vergelijkbaar met dat in een klasse meteorieten die koolstofhoudende chondrieten worden genoemd, die volgens wetenschappers de meest ongewijzigde overblijfselen zijn van de nevel waaruit het zonnestelsel is gevormd. Koolstofhoudende chondrieten die op aarde vallen, zijn afkomstig uit de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter.
Hogere deuteriumniveaus zouden hebben gesuggereerd dat water eerst door kometen naar de maan werd gebracht - zoals veel wetenschappers hebben verondersteld - omdat kometen grotendeels uit de Kuipergordel en de Oortwolk komen, afgelegen gebieden ver buiten Neptunus waar deuterium overvloediger is. Maar als het water in deze monsters als geheel maanwater vertegenwoordigt, wijzen de bevindingen erop dat het water uit een veel nauwere bron kwam - in feite dezelfde bron als het water op aarde.
De eenvoudigste verklaring voor deze gelijkenis zou een scenario zijn waarin, toen een massale botsing tussen een jonge aarde en een proto-planeet ter grootte van een Mars ongeveer 4, 5 miljard jaar geleden de maan vormde, een deel van het vloeibare water op onze planeet op een of andere manier werd bewaard verdamping en overgebracht samen met het vaste materiaal dat de maan zou worden.
Ons huidige begrip van enorme impacts laat deze mogelijkheid echter niet toe: de warmte waarvan we denken dat deze door zo'n enorme botsing zou worden gegenereerd, zou theoretisch al het maanwater verdampen en in een gasvorm de ruimte in sturen. Maar er zijn een paar andere scenario's die kunnen verklaren hoe water in andere vormen van onze proto-aarde naar de maan werd overgebracht.
Een mogelijkheid, zo speculeren de onderzoekers, is dat de vroege maan een beetje van de hoge-temperatuuratmosfeer van de aarde heeft geleend op het moment dat deze werd gevormd, dus al het water dat was opgesloten in de chemische samenstelling van de voorrot van aardrotsen zou samen met de rots zijn verdampt in deze gedeelde atmosfeer na impact; deze damp zou vervolgens zijn samengesmolten tot een vaste blob, waardoor het water wordt gebonden aan de chemische samenstelling van maanmateriaal. Een andere mogelijkheid is dat de rotsachtige brok van de aarde werd afgetrapt om de maan te vormen, de watermoleculen vasthielden in zijn chemische samenstelling en deze later werden vrijgegeven als gevolg van radioactieve verwarming in het binnenste van de maan.
Bewijs van recente maanmissies suggereert dat maanrotsen - niet alleen kraters aan de polen - inderdaad aanzienlijke hoeveelheden water bevatten, en deze nieuwe analyse suggereert dat water oorspronkelijk van de aarde kwam. Dus de bevindingen zullen wetenschappers dwingen modellen te heroverwegen hoe de maan had kunnen ontstaan, gezien het duidelijk niet volledig was opgedroogd.
