Vatten är nödvändigt för livet på jorden och är en av våra mest värdefulla naturresurser. Men med tanke på hur vår planet bildades, det är ganska förvånande hur mycket vatten vi fortfarande har. Jorden samlades från ett moln av gas och damm – en protoplanetär skiva – och var glödande varm under de första miljoner åren. Dess yta hölls smält av nedslag från kometer och asteroider. Jordens inre hölls också (och hålls fortfarande) flytande genom en kombination av gravitationsuppvärmning och sönderfallet av radioaktiva isotoper.

Det betyder att om det fanns något initialt vatten (och organiska föreningar) på jorden, det borde ha kokat av snabbt. Så hur kommer det sig att det finns gott om vatten på vår planet idag – var kom det egentligen ifrån? En överraskande ny studie, publiceras i Vetenskapens framsteg , antyder att en typ av asteroid vi inte trodde innehöll särskilt mycket vatten kunde vara ansvarig – samtidigt som det visar att solsystemet förmodligen är mycket blötare än man tidigare trott.

Forskare har länge diskuterat exakt var jordens vatten kommer ifrån. En teori tyder på att den kan ha fångats från asteroider och kometer som kolliderade med den. En annan hävdar att vatten alltid fanns i klipporna i jordens mantel och gradvis släpptes ut till ytan genom vulkaner.

Tack vare det japanska Hayabusa-uppdraget har vi nu nya bevis. Rymdfarkosten tog tillbaka en dyrbar last av spannmål som hämtats från ytan av asteroiden 25143 Itokawa 2010. Forskarna bakom den nya studien kunde analysera vattenhalten i två korn. De använde en sofistikerad del av kit som kallas en jonmikrosond, som bombarderar ett prov med en stråle av joner (laddade atomer) för att undersöka sammansättningen av dess yta.

Experimentet var inte lätt – kornen är små, mindre än 40 mikron (en miljondels meter) tvärs över, och varje korn bestod av flera olika mineraler. Jonmikroproben måste fokuseras på ett specifikt mineral inom varje korn så att författarna kunde samla in de data som krävs. Den mineralart som de analyserade var ett järn- och magnesiumhaltigt silikat känt som en pyroxen, som är nästan helt fri från kalcium.

Denna typ av ämnen förknippas vanligtvis inte med vatten – ja, det betraktas som ett nominellt vattenfritt mineral (NAM). Gallret i en pyroxenkristall innehåller inte lediga platser för vattenmolekyler på samma sätt som till exempel, ett lermineral gör det – så dess struktur är inte nödvändigtvis gynnsam för att ta upp vatten. Dock, känsligheten hos tekniken som författarna använde var sådan att de kunde upptäcka och mäta små mängder vatten.

Resultaten var överraskande:kornen innehöll upp till 1, 000 delar per miljon vatten. Att känna till sammansättningen av Itokawa, forskarna kunde sedan uppskatta vattenhalten i hela asteroiden, vilket översattes till mellan 160 och 510 delar per miljon vatten. Detta är mer än man hade förväntat sig – fjärrmätningar av två liknande kroppar (även asteroider av S-typ) visade att den ena innehöll 30 och den andra 300 delar per miljon vatten.

Osannolik källa

Vatten är tillverkat av väte och syre. Men dessa grundämnen förekommer som olika isotoper – vilket betyder att de kan ha ett annat antal neutroner i sin atomkärna (neutroner är partiklar som utgör kärnan tillsammans med protoner). Forskarna tittade på vattnets väteisotopsammansättning och upptäckte att det var mycket nära jordens, vilket tyder på att vattnet på jorden har samma källa som Hayabusa-kornen.

Resultaten väcker flera intressanta frågor, den första är hur så mycket vatten kom att finnas i nominellt vattenfria mineraler? Författarna föreslår att, under deras bildande, kornen absorberade väte från den protoplanetära skivan, som, vid solnebulosans höga temperaturer och tryck, kombinerat med syre i mineralerna för att producera vatten.

Än så länge, så rimligt. Men hur är det möjligt att vattnet har blivit kvar i mineralerna? De kom trots allt från en asteroid av S-typ – en som bildas i den inre och varmare delen av solsystemet. Itokawa har haft en komplex historia av termisk metamorfism och kollision, nå temperaturer som är minst så höga som 900°C. Men forskarna använde datormodeller för att förutsäga hur mycket vatten som skulle gå förlorat i dessa processer - och det visade sig vara mindre än 10% av det totala.

Jordens vatten

Men hur hänger allt detta ihop med jordens vatten? Forskarna spekulerar i att efter kornens upptag av vatten från den protoplanetära skivan, mineralerna aggregerade och fastnade för att bilda småsten och så småningom större kroppar som asteroider.

Om denna mekanism fungerade för asteroider, det kan också gälla för jorden – kanske kom dess ursprungliga vatten från dessa mineraler som samlades för att hjälpa till att bilda jorden. Medan vatten sedan gick förlorat under jordens tidiga historia, den lades till igen under kollisioner av de många asteroiderna av S-typ – vilket antyds av likheten i väteisotopsammansättningen mellan jorden och Itokawa.

Denna nya titt på ett gammalt problem – ursprunget till jordens vatten – har gett en överraskande slutsats, en som antyder att en stor population av asteroider i det inre solsystemet kan innehålla mycket mer vatten än vad som hade insetts.

Så medan det finns vatten överallt i solsystemet, det faktum att det är gömt inuti mineraler gör att det inte alltid finns en droppe att dricka.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.