Experiment med en kraftfull projektilkanon visar hur påverkan av vattenrika asteroider kan leverera överraskande mängder vatten till planetkroppar. Forskningen, av forskare från Brown University, kunde belysa hur vatten kom till den tidiga jorden och hjälpa till att redogöra för några spårvattendetekteringar på månen och på andra håll.

"Ursprunget och transporten av vatten och flyktiga ämnen är en av de stora frågorna inom planetvetenskap, "sa Terik Daly, en postdoktor vid Johns Hopkins University som ledde forskningen medan han avslutade sin doktorsexamen. på Brown. "Dessa experiment avslöjar en mekanism genom vilken asteroider kan leverera vatten till månar, planeter och andra asteroider. Det är en process som startade medan solsystemet bildades och fortsätter att fungera idag. "

Forskningen publiceras i Vetenskapliga framsteg .

Källan till jordens vatten förblir något av ett mysterium. Man trodde länge att planeterna i det inre solsystemet bildade bentorrt och att vatten levererades senare av isiga kometpåverkan. Även om den tanken fortfarande är en möjlighet, isotopmätningar har visat att jordens vatten liknar vatten som är bundet i kolhaltiga asteroider. Det tyder på att asteroider också kunde ha varit en källa för jordens vatten, men hur en sådan leverans kan ha fungerat är inte väl förstådd.

"Slagsmodeller säger till oss att slagkropparna helt ska avlägsna sig vid många av de slaghastigheter som är vanliga i solsystemet, vilket betyder att allt vatten som de innehåller bara kokar bort i stötens hetta, "sa Pete Schultz, medförfattare till tidningen och professor i Brown's Department of Earth, Miljö- och planetvetenskap. "Men naturen har en tendens att vara mer intressant än våra modeller, det är därför vi måste göra experiment. "

För studien, Daly och Schultz använde projektiler i marmorstorlek med en sammansättning som liknar kolhaltiga kondriter, meteoriter härrörande från forntida, vattenrika asteroider. Med hjälp av Vertical Gun Range vid NASA Ames Research Center, projektilerna sprängdes med ett bentorrt målmaterial tillverkat av pimpstenpulver med hastigheter runt 5 kilometer per sekund (mer än 11, 000 miles i timmen). Forskarna analyserade sedan skräp efter påverkan med en armada av analytiska verktyg, letar efter tecken på vatten som har fastnat i den.

De fann att vid slaghastigheter och vinklar som är vanliga i solsystemet, så mycket som 30 procent av det inhemska vattnet i slagkroppen var fångat i skräp efter påverkan. Det mesta av det vattnet var fångat i slagsmältning, berg som smälts av stötens hetta och sedan stelnar igen när det svalnar, och i slagbreccier, stenar gjorda av en mash-mos av slagrester som svetsas samman av stötens hetta.

Forskningen ger några ledtrådar om mekanismen genom vilken vattnet hölls kvar. Eftersom delar av slagkroppen förstörs av kollisionens värme, det bildas en ångplomma som innehåller vatten som fanns inuti slagkroppen.

"Slagsmältan och breccias bildas inuti plummen, "Sade Schultz." Det vi föreslår är att vattenånga kommer in i smältan och breccias när de bildas. Så även om slagkroppen tappar sitt vatten, en del av det återfångas när smältan snabbt släcker. "

Fynden kan ha betydande konsekvenser för att förstå närvaron av vatten på jorden. Kolhaltiga asteroider antas vara några av de tidigaste föremålen i solsystemet - de ursprungliga stenblocken från vilka planeterna byggdes. När dessa vattenrika asteroider badade in i den fortfarande bildande jorden, det är möjligt att en process som liknar vad Daly och Schultz fann gjorde att vatten kunde införlivas i planetens bildningsprocess, de säger. En sådan process kan också hjälpa till att förklara förekomsten av vatten i månens mantel, som forskning har antytt att månvatten också har ett asteroid ursprung.

Arbetet kan också förklara senare vattenaktivitet i solsystemet. Vatten som hittades på månens yta i strålarna från kratern Tycho kunde ha härletts från Tycho -slagkroppen, Säger Schultz. Asteroidhärdat vatten kan också stå för isavlagringar som upptäcks i kvicksilverens polarområden.

"Poängen är att detta ger oss en mekanism för hur vatten kan hålla sig kvar efter dessa asteroider. "Sade Schultz." Och det visar varför experiment är så viktiga eftersom detta är något som modeller har missat. "