– Skal du lage en beboelig planet, trenger du vann, sier Lindy Elkins-Tanton, direktør ved avdelingen for terrestrisk magnetisme ved Carnegie-instituttet i USA.

Hun har laget en modell som forklarer hvordan det kan dannes mye vann på steinplaneter. Nylig holdt hun foredrag på Kongsbergseminaret, som i år hadde tema jordas utvikling.

Elkins-Tanton mener at vi bør takke lavaen for livet.

Et hjemlig eksempel

Jorda vår er dekket av 1,4 milliarder kubikkilometer vann. Det utgjør 70 prosent av jordas overflate og har en gjennomsnittsdybde på 3800 meter.

Men hvor kommer alt vannet fra? Og hvorfor er ikke våre naboplaneter våte? Har vannet vært med fra vår planets begynnelse for 4,57 milliarder år siden? Eller stammer vannet fra våte kometer og meteoritter som over tid har bombardert jordas overflate?

Forskere har lenge diskutert havets opprinnelse. De har trodd at meteorittene som kræsjet sammen og begynte å danne vår planet ikke inneholdt vann. Jorda må derfor ha fått tilført vann fra utsiden på et senere tidspunkt, etter selve dannelsen av jorda .

• Les mer: Slik skal NASA lete etter liv på andre planeter

Elkins-Tanton mener derimot at dette er feil, og hennes forskningsresultater viser at jorda ikke trenger å ha få tilført en dråpe vann.

– Nyere forskning viser at det materialet som dannet jorda faktisk inneholdt vann, sier Elkins-Tanton, og legger til at grunnstoffenes geokjemi, særlig isotoper, gir viktige ledetråder.

– Vi ser nå at isotopene til vann fra meteoritter, lik de som dannet planeten vår, matcher isotop-konsentrasjonen til vannet her på jorda. Samtidig som isotop-konsentrasjonen til vannet fra kometer, som er store isklumper og tidligere trodd å være opphavet til havene, ikke passer.

– Dette indikerer at vannet må ha kommet fra meteorittene, altså materialet som bygget jorda, sier Elkins-Tanton.

Vann fra magma

Elkins-Tanton og hennes kollegaer har laget en modell som bygger på et kjent fenomen som vi ser under vulkanutbrudd. Når en vulkan har et utbrudd blir atmosfæren våtere, fordi det blir sluppet ut store mengder vanndamp.

Vannet er opprinnelig oppløst i magma, men blir sluppet ut når magma avkjøles og blir til stein.

– De tidligste årene i jordas historie var preget av et utrolig ugjestmildt miljø, forteller Elkins-Tanton.

– På et tidspunkt var nok hele planeten vår mer eller mindre dekket av magmasjøer på grunn av den enorme varmen som oppstod da meteoritter kolliderte med hverandre og dannet jorda.

• Les mer: Lettere å oppdage beboelige planeter rundt døende stjerner

– Modellen vår viser at en planet på størrelse med jorda, selv om vanninnholdet bare var på 0,01 prosent av vekten, ville vært nok til å danne et 500 meter dypt hav som dekket hele planeten.

– Ved å se på hvor mye vann materialet som bygget jorda inneholder har vi kommer frem til at den ikke har trengt å få tilført noe vann fra kometer. Jorda hadde mer enn nok vann fra begynnelsen til å danne havene vi har her nå, sier Elkins-Tanton.

Hun understreker at noe av vannet på jorda kan ha kommet fra kometer på et senere tidspunkt, men at dette neppe har utgjort noen stor forskjell i vannvolumet på jorda.

Tidlig vann

Debatten rundt vannets opprinnelse fikk et løft på 1980-tallet da 4,40 milliarder år gamle mineralkorn, zirkoner, ble funnet ved Jack Hills i Australia. Det ble senere vist at mineralet stammet fra forvitring av granitter dannet i omgivelser med vann. 

Siden solsystemet er 4,57 milliarder gammelt og jorda var ferdig dannet omtrent 100 millioner år senere, betyr dette at det første overflatevannet oppstod mindre enn 70 millioner år etter at jorda var etablert.

Ble havet på jorda virkelig dannet så fort?

– Analysene av Jack Hills-zirkonene stemmer godt overens med vår modell, påpeker Elkins-Tanton.

• Les mer: – Vi kan oppdage utenomjordisk liv innen 40 år

– Den supervarme dampatmosfærene som ble dannet idet magmahavet størknet, kunne avkjøles og falle ned som regn i løpet av 70 millioner år etter jordas dannelse.

Håp for andre steinplaneter

Hvis modellen stemmer gir dette håp om vann, og dermed liv, på alle steinplaneter som inneholder spor av vann bundet i krystaller, og som på et tidspunkt har hatt en eller flere store magmasjøer.

– Siden vann er grunnlaget for alt liv vi kjenner, åpner dette for muligheten for at flere planeter kan ha, eller har hatt, den viktigste betingelsen for dannelse av liv, forteller Elkins-Tanton.

• Les mer: Verdenshav fra jordas indre

– Til nå har man bare funnet gode indisier for at det har vært vann på Mars. Men det er lite sannsynlig at de andre steinplanetene Merkur og Venus har blitt dannet av noen andre materialer enn jorda og Mars.

– Jeg tror at Venus og Merkur har vært våte på ett eller annet tidspunkt, men det gjenstår mer forskning for å bevise dette.

Å holde på vannet

Hvis det faktisk var sånn at Merkur, Venus og Mars en gang har vært våte, hvorfor er de da tørre nå?

– Først og fremst er jorda større enn de andre planetene, og massiv nok til å holde på vanndamp. Mindre planeter er ikke store nok, og har dermed ikke nok gravitasjonskraft til å holde på vannet.

– Videre har jorda et kraftig magnetfelt, skapt av den flytende metallkjernen, noe som hindrer solvinden i å rive med seg vanndampen ut i verdensrommet.

– For at vi finnes her i dag kan vi dermed takke jordas størrelse, jordas magnetfelt og lava for, avslutter Elkins-Tanton.

Referanser:

Elkins-Tanton: What makes a habitable planet, Eos - Transactions American Geophysical Union, Volume 94, Issue 16, pages 149–150, 16 April 2013, doi: 10.1002/2013EO160001.

Elkins-Tanton: Magma Oceans in the Inner Solar System, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, Vol. 40: 113-139, doi: 10.1146/annurev-earth-042711-105503.

Elkins-Tanton: Formation of water on early rocky planets, Astrophysics and Space Science, April 2011, Volume 332, Issue 2, pp 359-364, doi: 10.1007/s10509-010-0535-3.