Zonnestelsel Nieuws

Kan een nieuwe familie van kometen de herkomst van het water op Aarde verklaren?

Komeet 49P/Wirtanen
Toen komeet 46P/Wirtanen in December 2018 de Aarde naderde werd de komeet met behulp van het vliegende SOFIA observatorium bestudeerd. Dit observatorium bevindt zich aan boord van een omgebouwde Boeing 747. Het was de derde komeet die men ontdekte die dezelfde D/H-verhouding had als het water op Aarde.

We weten niet waar het water op Aarde vandaan komt. Kometen met hun ijsachtige kernen lijken ideale kandidaten maar tot nu toe is het water in deze kometen anders dan het water in onze oceanen. Astronomen hebben echter nu een familie van kometen gevonden, de zogenoemde hyperactieve kometen, die water bevatten dat gelijk is aan het water op Aarde.

Uitgaande van de huidige standaardtheorie over het ontstaan van het zonnestelsel is de aarde ontstaan uit de botsing tussen verschillende kleinere hemellichamen die planetesimalen worden genoemd. Deze objecten bevatten maar weinig water dus het water op onze planeet moet een andere herkomst hebben. Of het is aangeleverd door een grote planetesimaal of door een regen van kleinere objecten zoals asteroïden of kometen.

Om de bron van het aardse water op te sporen maken astronomen gebruik van de verhoudingen tussen isotopen. Het gaat dan in het bijzonder om de verhouding tussen deuterium en waterstof in water. Deze verhouding wordt de D/H-verhouding genoemd. (Deuterium is een zwaardere vorm van waterstof). Als een komeet de Zon nadert sublimeert het ijs waardoor er een kleine atmosfeer van waterdamp ontstaan en die kan van afstand worden bestudeerd.

De kometen die tot nu toe zijn bestudeerd hebben in het algemeen een D/H-verhouding die twee tot drie keer zo groot is als dat van ons eigen oceaanwater. Dit duidt erop dat kometen voor maximaal ongeveer 10% verantwoordelijk zijn voor het water op onze planeet.

Toen komeet 46P/Wirtanen in december 218 de Aarde naderde werd de komeet met behulp van de SOFIA sterrenwacht aan boord van een Boeing 747 bestudeerd. Het was de derde komeet die men vond die eenzelfde D/H-verhouding had als het water op Aarde.

Net zoals de twee vorige kometen behoort 46P/Wirtanen tot de categorie van de hyperactieve kometen. Dit zijn kometen die, als ze de Zon naderen, meer water verdampen dan de oppervlakte van de kern eigenlijk toestaat. De overmaat aan water wordt veroorzaakt door deeltjes in de atmosfeer van de komeet die rijk zijn aan ijs.

De onderzoekers bepaalden de actieve fractie (dit is het gedeelte van het oppervlakte van de kern dat nodig is om de hoeveelheid water in de atmosfeer te produceren) van alle kometen met een bekende D/h-verhouding. De ontdekten dat er een omgekeerde correlatie was tussen de actieve fractie en de D/H-verhouding in de waterdamp: hoe meer een komeet neigt naar hyperactiviteit (dat wil zeggen een actieve fractie groter dan één), hoe meer de D/H-verhouding afnam en overeenkwam met het de D/H-verhouding van het water op Aarde.

Hyperactieve kometen, waarvan de waterdamp in de atmosfeer deels afkomstig is van ijsdeeltjes, hebben dus een D/H-verhouding die overeenkomt met aards water. Kometen waarvan de gas halo wordt geproduceerd door alleen ijs aan de oppervlakte hebben een andere D/H-verhouding.

De onderzoekers denken dat de D/H-verhoudingen die in de atmosferen van deze laatste komen zijn gemeten niet noodzakelijkerwijs een goede indicatie geven van het ijs dat in de kern aanwezig is. Als deze hypothese klopt en het water in alle komeetkernen gelijk is aan het water op Aarde dan heropent dit de discussie over de herkomst van het water op Aarde.

Het onderzoek werd op 20 mei 2019 gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics en het is gebaseerd op de waarnemingen van de komeet 46/Wirtanen. De metingen werden uitgevoerd door SOFIA, het Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy van de NASA.

 

Eerste publicatie: 25 mei 2019