Bracht de inslag van protoplaneet Theia het water op Aarde?

Net als je denkt dat we een beetje een idee hebben van waar het water op Aarde vandaan komt, verschijnt er weer een andere theorie. Astronomen van de Universiteit van Münster opperen dat de protoplaneet Theia, die ongeveer 20 miljoen jaar na het ontstaan van de Aarde op onze planeet botste, water meegebracht kan hebben.

Aanvankelijk werd gedacht dat Theia, een planeet ter grootte van Mars, afkomstig was van het binnenste deel van ons zonnestelsel. Dat zou dan beteken dat Theia rotsachtig was. Hoe zit dat? Nou, de planeten zijn ontstaan uit een schijf van stof en gas die rond de jonge zon draaide. Alleen was de zon toen veel actiever van nu, waardoor het binnenste deel van die stofschijf (binnen de zongenaamde “snow line”) flink verhit werd. Daardoor werd water in die regio verdampt en daarom bestaan de binnenplaneten voornamelijk uit ijzer en rots.

Dit nieuwe wetenschappelijke artikel komt met bewijs dat Theia van het buitenste deel van ons zonnestelsel afkomstig is (buiten de “snow line”). Hoe hebben ze dat achterhaald?

De astronomen hebben hiervoor gekeken naar isotopen van molybdeen. Aan de hand van molybdeen isotopen kan een onderscheid gemaakt worden tussen materiaal van de buitenste regionen van ons zonnestelsel en het binnenste deel. Het geeft een soort van vingerafdruk waar in ons zonnestelsel materiaal vandaan kwam. Dat hebben we geleerd van meteorieten.

Molybdeen bevindt zich bovendien graag in de buurt van ijzer. Toen de Aarde nog jong en voornamelijk vloeibaar was, vertrok ijzer naar de kern van de Aarde, waar het zich nog altijd bevindt. Volgens de theorie zou molybdeen meeverhuisd zijn met het ijzer naar de binnenkant van de Aarde. Er is echter ook molybdeen in de korst van de Aarde, dus het idee is dat dat later is aangekomen. Dat heeft echter andere molybdeen isotopen.

Als Theia inderdaad van het buitenste deel van ons zonnestelsel afkomstig is, dan bevatte het waarschijnlijk ook het nodige water. Het zou betekenen dat Theia niet alleen ons van een maan voorzag, maar ook nog eens water bracht.

Bron:

https://www.universetoday.com/142290/the-collision-that-created-the-moon-might-have-also-brought-water-to-the-early-earth/

Ooit blijkt het water op de maan verdampt te zijn, maar waardoor is niet duidelijk

Een grote onbeantwoorde vraag in de astronomie is “waar komt het water op Aarde vandaan?” Eerst dachten we dat het van kometen kwam, want die bestaan voor een groot deel uit waterijs. Maar de Rosetta missie liet zien (m.b.v. het deuterium gehalte) dat dat niet de bron was. Asteroïden waren de tweede kandidaat. We hebben inmiddels waterrijke asteroïden gevonden, zoals Bennu, waar NASA’s OSIRIS-REx missie om draait.

Stel dat water van asteroïden afkomstig is, kwam dat dan voor of na de vorming van de maan op Aarde? De maan is waarschijnlijk ontstaan enkele tientallen miljoenen jaren na de inslag van een protoplaneet ter grootte van Mars (Theia genaamd) op de jonge Aarde. Als het water voor deze botsing bestond, dan moet je dit in gesteente van zowel de Aarde als de maan vinden. Uit onderzoek naar kleine hoeveelheden zuurstof en stikstof in maangesteente blijkt dat dit het geval te zijn. Wat leidt naar de volgende vraag: waar is het water op de maan dan gebleven?

onstaan_maan.PNG
Een tekening hoe de maan ontstaan zou kunnen zijn.

Even voor de goede orde: we hadden geen oceanen op de maan verwacht. Door gebrek aan een atmosfeer en magnetisch veld, zou die allang verdampt zijn. Maar we hadden wel veel meer water verwacht dat ingesloten raakte in gesteente. Maar het gesteente wat door Apollo meegebracht werd, is kurkdroog te noemen.

In een Europees wetenschappelijk project genaamd PRISTINE, is met grote nauwkeurigheid gekeken naar isotopen van zwaardere elementen. Waarom? Er zit zelfs zo weinig water in maangesteente, dat er lastig nauwkeurige metingen mee gedaan kunnen worden. In plaats daarvan onderzoek gedaan hebben naar relatief vluchtige stoffen als zink en kalium, die bij voldoende verhitting (denk lava) verdampen. Wat blijkt? In maangesteente bevinden zich naar verhouding meer zwaardere isotopen van deze elementen dan in Aards gesteente. Dat wijst erop dat vluchtige stoffen, zoals water, kalium en zink, in de geschiedenis van de maan in grote mate zijn verdampt (de lichtere elementen en isotopen het eerst).

Aan de hand van de isotopen kan een inschatting gedaan worden bij welke temperatuur water op de maan verdampt is. Men komt uit op 1.200 graden Celsius. Dat is veel lager dan de temperaturen die je kunt verwachten bij grote inslagen. Dus de oorzaak moet ergens anders gezocht worden. Bovendien heeft een ander wetenschappelijk team onderzoek gedaan naar monsters van Apollo 17, specifiek de laag die ontstaan is bij meteorietinslagen. En daarbij blijkt de isotopenverhouding niet verandert te zijn. Het totale onderzoek moet nog gepubliceerd worden.

We zijn dus weer een stapje dichter bij het antwoord op de vraag waar onze oceanen vandaan komen, maar het levert weer nieuwe mysteries op.

Bron:

https://horizon-magazine.eu/article/moon-s-water-where-did-it-come-and-where-did-it-all-go.html