Komeet 67P heeft hetzelfde water als de Aarde
De nieuwe bevindingen spreken de resultaten van verschillende recente onderzoeken tegen en bevestigen opnieuw de stelling dat kometen uit de Jupiter-familie, zoals 67P/Churyumov-Gerasimenko, mogelijk hebben bijgedragen aan de levering van water aan de Aarde.
Water was essentieel voor het ontstaan en de bloei van leven op Aarde en het is nog steeds van cruciaal belang voor het leven op de planeet.
Hoewel er waarschijnlijk wat water aanwezig was in het gas en stof waaruit onze planeet 4,6 miljard jaar geleden ontstond, zou een groot deel van het water verdampt zijn omdat de Aarde dicht bij de intense hitte van de Zon is ontstaan.
Hoe de Aarde uiteindelijk rijk werd aan vloeibaar water is nog steeds een bron van discussie onder wetenschappers.
Onderzoek heeft aangetoond dat een deel van het water op Aarde ontstond door damp die uit vulkanen kwam; die damp condenseerde en regende neer op de oceanen.
Maar wetenschappers hebben bewijs gevonden dat een aanzienlijk deel van onze oceanen afkomstig was van het ijs en de mineralen van asteroïden, en mogelijk kometen, die op Aarde zijn neergestort.
Een golf van komeet- en asteroïdebotsingen met de binnenste planeten van het zonnestelsel, ongeveer 4 miljard jaar geleden, zou dit mogelijk hebben gemaakt.
Hoewel het geval van het verbinden van asteroïdewater met dat van de Aarde sterk is, heeft de rol van kometen wetenschappers voor een raadsel gesteld.
Verschillende metingen van kometen uit de Jupiterfamilie toonden een sterke link aan tussen hun water en dat van de Aarde.
Deze link was gebaseerd op een belangrijke moleculaire signatuur die wetenschappers gebruiken om de oorsprong van water in het zonnestelsel te traceren.
Deze signatuur is de verhouding van deuterium tot gewoon waterstof in het water van een object en geeft wetenschappers aanwijzingen over waar dat object is ontstaan.
In vergelijking met het water op Aarde kan deze waterstofverhouding in kometen en asteroïden onthullen of er een verband is.
Omdat water met deuterium zich waarschijnlijk vormt in koude omgevingen is er een hogere concentratie van de isotoop op objecten die ver van de Zon zijn ontstaan, zoals kometen, dan op objecten die dichter bij de Zon zijn ontstaan, zoals asteroïden.
Metingen van deuterium in waterdamp van verschillende kometen uit de Jupiter-familie in de afgelopen decennia lieten vergelijkbare niveaus zien als het water op Aarde.
Het begon er echt op te lijken dat deze kometen een belangrijke rol speelden bij het leveren van water aan de Aarde, aldus de onderzoekers.
Maar in 2014 daagde de Rosetta-missie van de ESA naar de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko het idee uit dat kometen uit de Jupiter-familie hielpen het waterreservoir van de Aarde te vullen.
Wetenschappers die de watermetingen van Rosetta analyseerden vonden de hoogste concentratie deuterium van alle kometen en ongeveer drie keer meer deuterium dan er in de oceanen op Aarde zit, die ongeveer 1 deuteriumatoom per 6420 waterstofatomen bevatten.
Dit was een grote verrassing en deed astronomen alle heroverwegen.
De auteurs besloten een geavanceerde statistische rekentechniek te gebruiken om het moeizame proces van het isoleren van deuteriumrijk water in meer dan 16.000 Rosetta-metingen te automatiseren.
Rosetta deed deze metingen in de coma van gas en stof rond 67P/Churyumov-Gerasimenko.
De onderzoekers waren de eersten die alle watermetingen van de Europese missie analyseerden die de hele missie besloegen.
De onderzoekers wilden begrijpen welke fysieke processen de variabiliteit in de waterstofisotopenverhoudingen veroorzaakten die bij kometen werden gemeten.
Uit laboratoriumonderzoeken en komeetwaarnemingen bleek dat komeetstof de metingen van de waterstofverhouding die wetenschappers in komeetdamp detecteerden, kan beïnvloeden, wat ons begrip van waar komeetwater vandaan komt en hoe het zich verhoudt tot het water op Aarde, zou kunnen veranderen.
De onderzoekers waren benieuwd of ze dit bewijs konden vinden dat dit gebeurt bij 67P/Churyumov-Gerasimenko. Dit blijkt slechts een van die zeer zeldzame gevallen te zijn waarin je een hypothese voorstelt en die dan daadwerkelijk ziet uitkomen.
De wetenschappers vonden inderdaad een duidelijk verband tussen deuteriummetingen in de coma van 67P/Churyumov-Gerasimenko en de hoeveelheid stof rond de Rosetta-ruimtesonde, wat aantoont dat de metingen die in sommige delen van de coma in de buurt van de ruimtesonde zijn gedaan, mogelijk niet representatief zijn voor de samenstelling van het lichaam van de komeet.
Als een komeet dichter bij de Zon komt warmt het oppervlak op, waardoor er gas vrijkomt van het oppervlak, waaronder stof met stukjes waterijs erop.
Onderzoek suggereert dat water met deuterium gemakkelijker aan stofdeeltjes blijft plakken dan gewoon water.
Wanneer het ijs op deze stofdeeltjes in de coma wordt losgelaten kan dit effect ervoor zorgen dat de komeet meer deuterium lijkt te hebben dan hij daadwerkelijk heeft.
De auteurs melden dat tegen de tijd dat het stof het buitenste deel van de coma bereikt, op tenminste 120 kilometer van het komeetlichaam, het is opgedroogd.
Nu het deuteriumrijke water is verdwenen kan een ruimtesonde nauwkeurig de hoeveelheid deuterium meten die van de komeet komt.
Deze bevinding heeft grote implicaties, niet alleen voor het begrijpen van de rol van kometen bij het leveren van water op Aarde, maar ook voor het begrijpen van komeetwaarnemingen die inzicht bieden in de vorming van het vroege zonnestelsel, aldus de auteurs.
Dit betekent dat er een geweldige kans is om de eerdere waarnemingen opnieuw te bekijken en gebruikt kunnen worden als voorbereiding op toekomstige waarnemingen zodat beter rekening gehouden kan worden met de effecten van stof.
Het onderzoek is in het tijdschrift Science Advances gepubliceerd.
Artikel: Kathleen E. Mandt et al. 2024. A nearly terrestrial D/H for comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Science Advances 10 (46); doi: 10.1126/sciadv.adp2191
Eerste publicatie: 8 december 2024
Bron: sci-news
