“Water valt uit de lucht, stroomt door rivierbeddingen, stroomt uit kranen, en toch hebben velen van ons nooit stilgestaan bij de vraag waar het vandaan komt. Het antwoord is ingewikkeld en gaat veel verder dan een opkomende vloed of een regenwolk en gaat helemaal terug tot de oorsprong van het heelal.
Kort na de oerknal zwermden protonen, neutronen en elektronen in een hitte van 10 miljard graden. Binnen enkele minuten hadden waterstof en vervolgens helium, bekend als de lichtere elementen, vorm gekregen uit deze atomaire bouwstenen in een proces dat nucleosynthese wordt genoemd. (De zwaardere elementen verschenen pas veel later, toen de lichtere elementen samensmolten in het binnenste van sterren en tijdens supernova’s. Na verloop van tijd stuurden sterren golf na golf van deze zwaardere elementen, waaronder zuurstof, de ruimte in, waar ze zich vermengden met de lichtere elementen.
Aanbeveling
Natuurlijk zijn de vorming van waterstof- en zuurstofmoleculen en de daaropvolgende vorming van water twee verschillende dingen. Want zelfs als waterstof- en zuurstofmoleculen zich vermengen, hebben ze nog een vonkje energie nodig om water te vormen. Het is een gewelddadig proces, en tot nu toe heeft niemand een manier gevonden om op een veilige manier water te maken op aarde.
Dus hoe komt het dat onze planeet bedekt is met oceanen, meren en rivieren? Het simpele antwoord is dat we het nog steeds niet weten, maar we hebben wel ideeën. Een van de voorstellen is dat bijna 4 miljard jaar geleden miljoenen asteroïden en kometen op het aardoppervlak insloegen. Een snelle blik op het met kratervlekken bezaaide oppervlak van de maan geeft ons een idee van de omstandigheden. Het voorstel is dat dit geen normale rotsen waren, maar eerder het equivalent van kosmische sponzen, geladen met water dat vrijkwam bij de inslag.
Terwijl astronomen hebben bevestigd dat asteroïden en kometen water vasthouden, denken sommige wetenschappers dat de theorie dat niet doet. Zij vragen zich af of er wel genoeg botsingen kunnen hebben plaatsgevonden om al het water in de oceanen op aarde te kunnen verklaren. Onderzoekers van het California Institute of Technology ontdekten dat het water van de komeet Hale-Bopp veel meer zwaar water (HDO, met één waterstofatoom, één deuteriumatoom en één zuurstofatoom) bevat dan de oceanen op aarde, wat betekent dat ofwel de kometen en asteroïden die de aarde hebben geraakt heel anders waren dan Hale-Bopp, ofwel dat de aarde op een andere manier aan haar gewone water (H20, twee waterstofatomen en één zuurstofatoom) is gekomen.
Meest recentelijk hebben astronomen onthuld dat het eerste waar zou kunnen zijn. Met behulp van waarnemingen van het Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) – een omgebouwd 747-vliegtuig dat op grote hoogte vliegt met een 2,7-meter (106-inch) infraroodtelescoop die uit de staartsectie steekt – ontdekten ze dat toen komeet Wirtanen in december 2018 zijn dichtste nadering met de aarde maakte, hij zeer “oceaanachtige” waterdamp de ruimte in ventileerde.
Wirtanen behoort tot een specifieke familie van kometen die “hyperactieve kometen” worden genoemd en die meer waterdamp de ruimte in ventileert dan andere. De onderzoekers leidden dit af door de verhouding tussen de waargenomen H2O en HDO te vergelijken. De oceanen op aarde hebben een zeer specifieke D/H-verhouding (deuterium/waterstof-verhouding), en het lijkt erop dat Wirtanen diezelfde verhouding heeft. Omdat het onmogelijk is om infrarode golflengten vanaf de grond waar te nemen (de aardse atmosfeer blokkeert deze golflengten), kunnen alleen ruimtetelescopen en SOFIA (die boven het grootste deel van de atmosfeer vliegt) betrouwbare waarnemingen aan kometen doen.
Een ander voorstel stelt dat een jonge aarde werd gebombardeerd door zuurstof en andere zware elementen die in de zon werden geproduceerd. De zuurstof combineerde zich met waterstof en andere gassen die uit de aarde vrijkwamen in een proces dat bekend staat als ontgassing, en vormde onderweg de oceanen en de atmosfeer van de aarde.
Een team van wetenschappers van het Japanse Tokyo Institute of Technology heeft nog een andere theorie bedacht, die stelt dat een dikke laag waterstof ooit het aardoppervlak kan hebben bedekt, uiteindelijk in wisselwerking met oxiden in de korst om de oceanen van onze planeet te vormen.
Ten slotte hebben computersimulaties waarover in 2017 is gerapporteerd, een nauwere oorsprong gesuggereerd voor ten minste een deel van het water op onze planeet. Het idee is dat water zich diep in de aardmantel zou kunnen ontwikkelen en uiteindelijk via aardbevingen zou kunnen ontsnappen.
En dus, hoewel we niet met zekerheid kunnen zeggen hoe water op aarde is gekomen, kunnen we wel zeggen dat we geluk hebben dat het dat heeft gedaan.
Advertentie