En ny studie av en sällsynt basaltisk meteorit som kallas angrites tyder på att flyktiga ämnen, som är element med relativt låga kokpunkter såsom vatten, kunde ha förts till vår planet av meteoriter under de första två miljoner åren av solsystemet.

Eftersom element som vatten och kol är viktiga ingredienser för livet på jorden, forskare vill veta när de kom till vår planet.

"Vi tittar på så många meteoritförälder som möjligt just nu för att ta reda på var de befann sig i det tidiga solsystemet och hur mycket vatten de hade, säger Adam Sarafian, en ny doktorsexamen vid Department of Earth, Atmosfärisk, och planetvetenskap vid Massachusetts Institute of Technology. "Vi försöker bygga en karta över det mycket tidiga inre solsystemet. Var fanns vattnet, vart tog det vägen och var kom det ifrån? "

Sarafian är huvudförfattare till en artikel som beskriver resultaten av angritestudien i tidskriften Geochimica och Cosmochimica Acta.

Berättelsen om vatten

Angritmeteoriter bildades i det inre solsystemet extremt tidigt, för ungefär 4,56 miljarder år sedan. Vid det tillfället, jorden var sannolikt fortfarande bara 20 procent av sin nuvarande storlek, medan Mars, som bildades snabbare, var förmodligen nära sin nuvarande storlek. Forskare är inte säkra på hur snabbt kvicksilver och Venus bildades.

Under denna tid, det inre solsystemet var en varm och torr plats. Protoplaneter och asteroider hade smälta ytor och, i magma, även ett element som kol, som har en kokpunkt på 4, 800 grader Celsius (8672 grader Fahrenheit), anses vara en volatil. Det har därför varit oklart när känslig, lågkokande element som vatten kom ombord, särskilt som vätet som krävs för att göra vattenmolekyler skulle ha kokats bort av de höga temperaturerna.

"Var väte i princip tom i dessa stenar och i det tidiga inre solsystemet?" frågade Sarafian.

Sarafian och hans kollegor mätte ett vanligt mineral i basaltmeteoriter, kallas olivin, för de flyktiga grundämnena väte, kol, fluor och klor. Eftersom basalt bildas under kylning av magmatisk (smält) bergart, att omvandla innehållet av flyktiga element i olivin översätts lätt till sammansättningen av den basaltiska smältan.

"När vi väl känner till smältsammansättningen, vi kan sedan beräkna vad en planetkropps vatteninnehåll var, sa Sarafian.

Teamet upptäckte att angrites moderasteroid sannolikt hade cirka 20 procent av jordens nuvarande vatteninnehåll. Medan andelen är låg med moderna termer, denna mängd vatten i det tidiga solsystemet indikerar att det var ganska rikligt med vatten för 4,56 miljarder år sedan, även när det inre solsystemet fortfarande var varmt. (Forskare har ännu inte identifierat den specifika asteroiden som födde alla angrites, men sökningen pågår.)

Ursprunget till jordens vatten

Olika vattenkällor i solsystemet jämförs vanligtvis med jordens vatten genom att mäta förhållandet mellan väteisotopen deuterium och väte (D till H). Även om denna specifika studie inte mätte det förhållandet, en studie som Sarafian publicerade tidigare 2017 i tidskriften Philosophical Transactions of the Royal Society A visade att den arga föräldrakroppens vatten matchar jordens vattensammansättning perfekt. Detta tyder på att både vattnet som finns i angrites och tidiga jordens vatten kom från samma källa.

"Det är ett ganska enkelt antagande att säga att jordens vatten åtminstone började komma till jorden extremt tidigt, innan planeten ens var helt bildad, " säger Sarafian. "Detta betyder att när planeten kyldes tillräckligt så att flytande vatten kunde vara stabilt vid ytan, det fanns redan vatten här."

När jorden var fullbildad för 4,54 miljarder år sedan, Mars hade redan ett försprång på 20 miljoner år som en stabil massa med vatten och andra flyktiga ämnen på sin yta, som kol, fluor, och klor, tillägger Sarafian. Annan forskning har visat rikligt med bevis på vatten på Mars yta i det gamla förflutna, genom funktioner inklusive gamla flodbäddar och mineraler bildade i vatten, såsom hematit.

Sarafians team uppskattade också hur stor den arga föräldrakroppen var, med hjälp av vatten- och kolinnehållet som finns i angrites. Vatten och kolhalt är tryckberoende, så genom att uppskatta trycket kunde forskarna sedan härleda storleken. Angriteasteroiden var troligen ungefär lika stor som asteroiden Vesta, som är ungefär 525 kilometer (326 miles) i diameter. Jorden är cirka 25 gånger större i diameter än Vesta.