Stammer verdenshavene fra kometer?

Den unge Jorda ble trolig bombardert av kometer. Illustrasjon: NASA/JPL

Uten vann hadde ikke Jorda vært til å kjenne igjen. Den blå planeten ville vært en gråbrun ørken, og liv slik vi kjenner det ville vært ikke-eksisterende. Men hvor kommer alt vannet fra? Har det ikke alltid vært her? Nei, trolig har store deler av det vannet vi finner i dag blitt tilført jorda etter den ble dannet. Men hvordan? Det har lenge vært uklart. Nye oppdagelser ser ut til å føre oss mye nærmere et svar: kræsjende kometer.

Mye baluba i ungt solsystem

Men før vi kommer til de nye observasjonene, la oss gjøre et lite hopp tilbake i tid – sånn omtrent fire milliarder år. Solsystemet var allerede dannet. Sola lyste, og en ung jord og dens enda yngre måne gikk i bane rundt sin moderstjerne. På Jorda var det ingen store vannmengder. Da planetene ble dannet en halv milliard år tidligere var det rett og slett for varmt til at vann kunne kondensere og bli en del av Jorda. Lenger ut i solsystemet var det kaldere.  Her fantes vann i fast og flytende form som hadde samlet seg i de store gassplanetene og i kometer og andre smålegemer helt ytterst i solsystemet.

Men solsystemet var langt i fra stabilt. I solsystemets ytterste gemakker krydde det av store og små legemer som ble kastet rundt på av de store gassplanetene. I en periode hadde gassplanetene organisert seg på en slik måte at de ble ekstra effektive når det gjalt å kaste kometer og andre smålegemer innover i solsystemet. Resultatet ble et bomabardement av Jorda som skulle vare i rundt 300 millioner år.

Sporene av denne teppebombingen er tydelig på Månen, der svært mange steinprøver fra nedslag kan dateres til akkurat denne perioden.  Jorda har en aktiv overflate som stadig fornyer seg, så sporene etter kometregnet er ikke like tydelige her som på Månen. Likevel kan denne perioden ha vært svært viktig for Jordas utvikling. Det har lenge vært foreslått at det meste av vannet vi har på Jorda kan ha blitt fraktet hit av kometer nettopp i denne perioden, men gode beviser har manglet.

Skitne snøballer

Men hva er kometer? Populært går de gjerne under navnet skitne snøballer, ettersom de i stor grad består av ulike typer is og er krydret med støv og stein. Diameteren kan variere fra rundt 100 meter til flere titalls kilometer. (Dette er likevel små himmellegemer.  Hvordan kan det likevel ha seg at vi av og til kan se spektakulært lyssterke kometer på natthimmelen? Les mer i dette blogginnlegget.)

Illustrasjon av Kuiperbeltet og Oort-skyen

Vi tror det finnes to ulike populasjoner med kometer. En gruppe stammer fra Kuiperbeltet – et skiveformet område med små og store legemer, blant annet kometer, som går i bane utenenfor Neptun.  En annen gruppe kometer tror vi holder til i Oort-skyen, et hypotetisert kuleformet område som rekker langt utenfor Kuiperbeltet, kvartveis til våre nærmeste nabostjerner.

Kometene ute i Kuiperbeltet og Oort-skyen er altfor langt unna til at de kan observeres fra Jorda. Imidlertid vil noen av kometene av og til få et gravitasjonelt puff fra et annet legeme slik at de blir sendt innover i solsystemet. Dette skjedde i voldsomt monn for fire milliarder år siden, og det skjer av og til fortsatt. Derfor har vi et knippe kometer som jevnlig besøker vår del av solsystemet og som vi derfor kan studere nærmere.

Vannkjemi i jorden som på himmelen?

Men hvordan skal man teste hypotesen om at Jordas vann stammer fra kometer? En mulighet er å sammenligne den kjemiske sammensetningen til kometene og vannet på Jorda. Men vent litt, er ikke den kjemiske sammensetningen til vann alltid \textrm{H}_2\textrm{O}? Jo, forsåvidt, men noen hydrogenatomer inneholder et nøytron i tillegg til et proton. Slike tunge hydrogenatomer kalles deuterium. Hvor stor andel av hydrogenatomene som er i form av deuterium, avhenger av hvor i solsystemet vannet stammer fra. I havene på Jorda vet vi at det er omtrent 16 deuteriumatomer per 100 000 vanlige hydrogenatomer.

Hvordan står det til med deuteriummengden i kometer? Fram til nylig hadde man avstandsmålt deuteriumforekomstene i tre av de store, kjente kometene som fra tid til annen besøker vår del av solsystemet: Halley, Hyakutake og Hale-Bopp. Resultatet: Disse kometene inneholder dobbelt så stor andel deuterium som havene på Jorda.

Pokker også! Da er det vel bare å kaste den tøffe teorien om kometer og verdenshav på sjøen? Nei, vent nå litt! Alle disse tre kometene stammer nemlig fra Oort-skyen. Kan havene ha kommet fra den andre gruppen med kometer, den fra Kuiperbeltet? Kuiperbeltekometene har blitt dannet et annet sted, og kan derfor i teorien ha en annen deuteriumandel enn kometene i Oort-skyen.

Kuiperbeltet kommer til unnsetning

Hartley 2 har samme deuteriumandel som havene på jorda. Denne kometen ble gjort til kjendis i fjor, da den fikk besøk av romsonden EPOXI som tok noen spektakuære nærbilder. Les mer i dette bloginnlegget. Ill.: NASA/JPL

For å teste dette må man måle deuteriumandelen i en komet som stammer fra Kuiperbeltet. Det er akkurat det en gruppe forskere nå har gjort (les artikkel i Nature eller nyhetssak fra ESA). Med det europeiske romteleskopet Herschel har man observert Kuiperbeltekometen Hartley 2 og beregnet deuteriumandelen i denne. Og svaret? 16 deuterium per 100 000 vanlig hydrogen, akkurat som i havene på Jorda! Dermed er det svært plausibelt at havene på Jorda faktisk har kommet fallende ned fra himmelen i form av kometer, og disse kometene må da stamme fra Kuiperbeltet.

Kometer i fremmede solsystemer

To uker etter publiseringen av disse resultatene dukker det opp en ny kometnyhet. Denne gangen dreier det seg om en gruppe forskere som har studert et fremmed solsystem tilhørende stjerna Eta Corvi. Dette er et ungt solsystem som befinner seg omtrent på det samme stadiet som vårt eget solsystem var den gangen det store kometregnet inntraff. Ved hjelp NASAs romteleskop Spitzer ble det observert et støvbelte som befinner seg i stjernas beboelige sone. Dette er området der det er passe varmt til at man kan ha flytende vann, og dermed jordlignende planeter. Innholdet i støvskyen tyder på at den stammer fra en komet, og forskerne antar derfor at støvskyen er restene av en komet som har kollidert med et eller annet. Dette «noe» vet vi ikke hva er, men det kan godt dreie seg om en planet ikke ulik Jorda som blir utsatt for et bombardement ikke ulikt det Jorda ble utsatt for i sin ungdom.

Hva så, og hva nå?

I løpet av et par uker har det derfor dukket opp to nye resultater som begge peker i retning av at vannet på Jorda stammer fra kometer. Det første resultatet viste at kjemien gir perfekt match mellom jord- og kometvann. Det andre resultatet viser at kraftige kometnedslag er noe som kan forekomme i unge solsystemer.

Det siste poenget er viktig også for leting etter liv i andre solsystemer. Kometer bærer ikke bare med seg vann, men også en rekke organiske molekyler som kan være viktig for dannelsen av liv. Kanskje var kometregnet viktig for at liv skulle oppstå på Jorda. I så fall vet vi nå at de samme livgivende ingrediensene kan bli tilført jordlignende planeter også i andre solsystemer.

Siste ord er garantert ikke sagt om kometer og vann på Jorda. Det neste naturlige steget er å studere deuteriumforekomstene i flere Kuiperbeltekometer for å se om resultatene stemmer overens med det man fant for Hartley 2. Slike observasjoner er allerede planlagt.

På tross av usikkerheten som forsatt eksisterer er det artig å tenke på, hver gang man tar en slurk vann, at dette vannet kanskje stammer fra gigantiske skitne snøballer fra helt ytterst i solsystemet, snøballer som har blitt slynget innover og kollidert med Jorda, antagelig på spektakulært vis. Produsentene av kildevann må gjerne fortsette å skryte av hvor mange tusen år vannet deres har blitt filtrert gjennom Jorda. Men det blir litt tamt sammenlignet med hva det samme vannet kan ha vært gjennom tidligere.

2 comments

  1. eirik · desember 18, 2011

    flott artikkel!

  2. Tilbaketråkk: De 11 feteste astronominyhetene fra 2011 | Kollokvium

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+-bilde

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s