water

Nieuw onderzoek toont aan dat een groot deel van het water op aarde waarschijnlijk in de vorm van ijs in de interstellaire ruimte is ontstaan en aanzienlijk ouder is dan onze zon. En dat is goed nieuws voor buitenaards leven.

Het leven op aarde wordt mede mogelijk gemaakt door een aantal cruciale elementen. Eén daarvan is water. Maar waar komt dat water vandaan? Er waren twee mogelijkheden.

Protoplanetaire schijf
Toen de zon nog jong was werd deze omringd door een zogenoemde protoplanetaire schijf waaruit de planeten voortkwamen. Het was mogelijk dat het water dat op tal van deze hemellichamen – de aarde, maar ook bijvoorbeeld de maan en Mars – is aangetroffen afkomstig was uit de interstellaire moleculaire wolk waaruit de zon ontstond. Een andere mogelijkheid was dat het interstellaire water vernietigd was en vervolgens door chemische reacties die in de zonnenevel plaatsvonden opnieuw ontstond. “Waarom is dit belangrijk? Als het water in het jonge zonnestelsel voornamelijk in de vorm van ijs uit de interstellaire ruimte kwam, dan is het aannemelijk dat vergelijkbaar ijs – in combinatie met de prebiotische organische materie dat het kan bevatten – veelvuldig voorkomt in de meeste – of misschien wel alle protoplanetaire schijven rond sterren in wording,” legt onderzoeker Conel Alexander uit. “Maar als het water in het jonge zonnestelsel voornamelijk het resultaat was van chemische processen tijdens de geboorte van de zon dan is het mogelijk dat de hoeveelheid water die in vormende zonnestelsels voorkomt sterk verschilt en dat heeft implicaties voor het mogelijke ontstaan van leven op andere plekken.”

Op de afbeelding
Op de afbeelding zie je de geschiedenis van het water op aarde. Die geschiedenis gaat dus terug tot vóór de totstandkoming van de zon.

Isotopen
De uitdaging was dus om te achterhalen waar het water dat nu onder meer op aarde voorkomt precies ontstond. Om dat te achterhalen, richtten de onderzoekers zich op waterstof en zijn zwaardere deuteriumisotoop. Isotopen zijn atomen van dezelfde elementen die hetzelfde aantal protonen, maar een verschillend aantal neutronen hebben. Het verschil in de massa van isotopen resulteert in subtiele verschillen in hun gedrag tijdens chemische reacties. Het betekent dat de verhouding tussen waterstof en deuterium in water wetenschappers meer kan vertellen over de omstandigheden waaronder de moleculen ontstonden. Zo bezit interstellair waterijs bijvoorbeeld relatief veel deuterium, omdat de temperaturen waarbij het ontstaat heel laag zijn.

Model
De onderzoekers creëerden vervolgens modellen die de protoplanetaire schijf simuleerden. Ze zorgden ervoor dat in deze protoplanetaire schijf alle deuterium reeds door chemische processen was verdwenen en het systeem ‘vanuit niets’ ijs met deuterium moest gaan creëren. De grote vraag was of het de protoplanetaire schijf zou lukken om met dezelfde verhouding deuterium-waterstof te komen die we in meteorieten, oceanen en kometen (resten van het ontstaan van het zonnestelsel) aantreffen.

De onderzoekers ontdekten dat dat de protoplanetaire schijf niet lukte en dat vertelt ze dat in ieder geval een deel van het water in ons zonnestelsel oorspronkelijk uit de interstellaire ruimte komt en ouder is dan onze zon. “Dat wijst erop dat overvloedig voorkomend interstellair ijs rijk aan organische stoffen waarschijnlijk in alle jonge planetaire schijven te vinden is.”