Meteoritter bragte vand til Jorden i løbet af de første to millioner år

En ny undersøgelse af en sjælden basaltisk meteorit kaldet angrites tyder på, at flygtige stoffer, som er grundstoffer med relativt lave kogepunkter såsom vand, kunne være blevet bragt til vores planet af meteoritter i løbet af de første to millioner år af solsystemet.

Da elementer som vand og kulstof er essentielle ingredienser for livet på Jorden, forskere er ivrige efter at vide, hvornår de ankom til vores planet.

"Vi kigger på så mange meteoritforældrelegemer som muligt lige nu for at finde ud af, hvor de var i det tidlige solsystem, og hvor meget vand de havde, " siger Adam Sarafian, en nyligt doktorgrad i Department of Earth, Atmosfærisk, og planetarisk videnskab ved Massachusetts Institute of Technology. "Vi forsøger at bygge et kort over det meget tidlige indre solsystem. Hvor var vandet, hvor gik det hen, og hvor kom det fra?"

Sarafian er hovedforfatter på et papir, der beskriver resultaterne af angrite-undersøgelsen i tidsskriftet Geochimica og Cosmochimica Acta.

Historien om vand

Angritmeteoritter dannet i det indre solsystem ekstremt tidligt, for omkring 4,56 milliarder år siden. På det tidspunkt, Jorden var sandsynligvis stadig kun 20 procent af sin nuværende størrelse, mens Mars, der dannede sig hurtigere, var sandsynligvis tæt på sin nuværende størrelse. Forskere er ikke sikre på, hvor hurtigt Merkur og Venus blev dannet.

I løbet af denne tid, det indre solsystem var et varmt og tørt sted. Protoplaneter og asteroider havde smeltede overflader og, når i magma, selv et grundstof som kulstof, som har et kogepunkt på 4, 800 grader Celsius (8672 grader Fahrenheit), anses for at være en flygtig. Det har derfor været uklart, hvornår sart, lavtkogende elementer såsom vand kom ombord, især da det hydrogen, der kræves til fremstilling af vandmolekyler, ville være blevet kogt væk af de høje temperaturer.

"Var brint dybest set blottet i disse klipper og i det tidlige indre solsystem?" spurgte Sarafian.

Sarafian og hans kolleger målte et almindeligt mineral i basaltiske meteoritter, kaldet olivin, for de flygtige grundstoffer brint, kulstof, fluor og klor. Da basalt dannes under afkøling af magmatisk (smeltet) sten, konvertering af det flygtige grundindhold i olivin oversættes let til sammensætningen af ​​den basaltiske smelte.

"Når vi kender smeltesammensætningen, vi kan så beregne, hvad et planetarisk legemes vandindhold var, " sagde Sarafian.

Teamet opdagede, at forældre -asteroiden for vredes sandsynligvis havde omkring 20 procent af Jordens nuværende vandindhold. Mens procentdelen er lav efter moderne termer, denne mængde vand i det tidlige solsystem indikerer, at der var ret rigeligt med vand for 4,56 milliarder år siden, selv når det indre solsystem stadig var varmt. (Forskere har endnu ikke identificeret den specifikke asteroide, der fødte alle angrites, men eftersøgningen er i gang.)

Oprindelsen af ​​Jordens vand

Forskellige kilder til vand i solsystemet sammenlignes almindeligvis med Jordens vand ved at måle forholdet mellem brintisotopen deuterium og brint (D til H). Selvom denne specifikke undersøgelse ikke målte dette forhold, en undersøgelse Sarafian offentliggjort tidligere i 2017 i tidsskriftet Philosophical Transactions of the Royal Society A viste, at den vrede moderkroppens vand matcher Jordens vandsammensætning perfekt. Dette tyder på, at både vandet fundet i angrites og tidlige Jords vand kom fra samme kilde.

"Det er en ret simpel antagelse at sige, at Jordens vand i det mindste begyndte at akkumulere til Jorden ekstremt tidligt, før planeten overhovedet var fuldt dannet, " siger Sarafian. "Det betyder, at når planeten afkøles nok til, at flydende vand kunne være stabilt ved overfladen, der var allerede vand her."

Da Jorden var fuldt dannet for 4,54 milliarder år siden, Mars havde allerede et forspring på 20 millioner år som en stabil masse med vand og andre flygtige stoffer på overfladen, såsom kulstof, fluor, og klor, tilføjer Sarafian. Anden forskning har vist rigelige beviser for vand på Mars overflade i oldtiden, gennem funktioner, herunder gamle flodsenge og mineraler dannet i vand, såsom hæmatit.

Sarafians team vurderede også, hvor stor den vredes forældrekrop var, ved hjælp af vand- og kulstofindholdet i angrites. Vand- og kulstofindhold er trykafhængigt, så ved at estimere trykket kunne forskerne så udlede størrelsen. Angrite-asteroiden var sandsynligvis lige så stor som asteroiden Vesta, som er omkring 525 kilometer (326 miles) i diameter. Jorden er omkring 25 gange større i diameter end Vesta.