Nooit zomaar computermodellen geloven. Door een knikker met 18.000 kilometer per uur op een stuk steen af te schieten, toonden onderzoekers aan dat planetoïden toch wel water op aarde kunnen hebben bezorgd.

Een planetoïde-inslag in het klein. Beeld: Brown University.

Wetenschappers debatteren al lang over hoe water op aarde is terechtkomen. Mogelijk hebben planetoïden het aangedragen, maar volgens computermodellen zou bij een planetoïde-inslag al het water verdampen. Onderzoekers van de Brown University besloten toch de proef op de som te nemen. Ze schoten een mini-namaakmeteoriet met immense snelheid af en toonden aan dat water na de botsing toch wel behouden bleef.

Onverklaarbaar kattengat
LEES OOK
Onverklaarbaar kattengat

Bij het ontstaan van de aarde was de zon nog veel heter dan nu. Wetenschappers vermoeden daarom dat eventueel water dat oorspronkelijk op de proto-aarde aanwezig was, meteen weer verdampte. Toch is er op een of andere manier water op onze planeet gekomen, wat essentieel was voor het ontstaan van leven.

Lange tijd dachten wetenschappers dat ijzige kometen het water op aarde hebben afgeleverd. In 2014 moesten ze echter afstappen van dat idee. Onderzoek bij zo’n ijskomeet, genaamd 67P/Churyumov-Gerasimenko, wees namelijk uit dat de samenstelling van het water op de komeet erg afwijkt van het water op de aarde.

Rosetta en 67P/Churyumov-Gerasimenko. Bron: ESA/ATG medialab/Rosetta/Navcam

Als logische kanshebber voor het afleveren van water op aarde blijven dan planetoïden over. Berekeningen met modellen van botsingen tussen planetoïden en de proto-aarde suggereren alleen dat bij zo’n botsing zoveel hitte ontstaat dat eventueel aanwezig water direct weer zou verdampen.

Een model is ook maar een model, moeten wetenschappers van de Brown University hebben gedacht. Ze besloten de botsing in het klein na te doen om zo de mogelijkheden van wateraflevering door planetoïden te onderzoeken.

Experiment

Voor het experiment maakten de onderzoekers een projectiel ter grootte van een knikker. Het projectiel bevatte ongeveer hetzelfde materiaal als meteorieten van planetoïden die veel water bevatten. Die knikker schoten ze vervolgens met een snelheid van 18.000 kilometer per uur af op een plak puimsteen, dat de proto-aarde moest voorstellen.

Daarvoor gebruikten de onderzoekers de Vertical Gun Range, een soort supersterk kanon dat in het NASA Ames Research Center staat. De snelheid waarmee en hoek waaronder ze de nepmeteoriet afvuurden, maakten de botsing vergelijkbaar met botsingen in het vroege zonnestelsel.

Water in smeltend gesteente

Na de inslag analyseerden de onderzoekers het puin dat bij de botsing was vrijgekomen. Er bleek nog een verrassende hoeveelheid water in aanwezig te zijn: wel 30 procent van wat er oorspronkelijk in de namaakmeteoriet zat.

Dat water zat voornamelijk in gesmolten gesteente. De impact van de botsing zorgt voor zoveel hitte dat een deel van het gesteente smelt. Later verhardt dat gesteente weer door afkoeling. Verder vonden de onderzoekers ook water terug in zogeheten breccias: aan elkaar geklonterde stukken puin die in de hitte van een botsing ontstaan.

‘Hiermee tonen we een mechanisme aan voor hoe water aanwezig kan blijven na botsingen met planetoïden’, zegt onderzoeker Pete Schultz. ‘En het laat zien waarom experimenten zo belangrijk zijn, want dit is iets dat modellen hebben gemist.’

Niet alleen op aarde

Het waterboek
LEESTIP ‘Het waterboek’ van Alok Jha laat je kennismaken met de meest fascinerende en mysterieuze vloeistof van ons universum. € 22,50 Bestel in onze webshop

De koolstofhoudende planetoïden die de onderzoekers nabootsten met dit experiment,‏ waren een van de eerste objecten in het zonnestelsel. Het is dus goed mogelijk dat de jonge aarde met zo’n planetoïde in botsing kwam. Net als in het experiment kan daarbij water in de aarde zijn opgenomen.

Het experiment staat niet alleen symbool voor de oorsprong van water op aarde. Ook op de maan is water gevonden, en op Mercurius is ijs gedetecteerd. Mogelijk is dat water daar op eenzelfde manier met planetoïden terecht gekomen.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: