Nieuw onderzoek wijst uit dat de kern van de aarde evenveel waterstof kan bevatten als 45 oceanen aan water, wat erop wijst dat het water op onze planeet ontstaan is tijdens de vorming ervan, en niet door latere inslagen. Deze ontdekking verandert fundamenteel ons begrip van de vroege geschiedenis van de aarde en de oorsprong van haar levensondersteunende omgeving.
Hoe wetenschappers de geheimen van de kern ontsluierden
Tientallen jaren lang hebben wetenschappers gedebatteerd over de vraag of het water op aarde afkomstig was van asteroïden of kometen. De kern, voornamelijk ijzer, is niet compact genoeg om uitsluitend ijzer te zijn – wat betekent dat er lichtere elementen aanwezig moeten zijn. Het direct meten van deze elementen is onmogelijk, dus vertrouwen onderzoekers op extreme simulaties: materialen tussen diamanten aambeelden knijpen bij duizenden graden Celsius en enorme druk om kernomstandigheden na te bootsen.
Waterstof is, omdat het licht is, moeilijk te meten in deze experimenten; het verspreidt zich gemakkelijk. De nieuwe studie, geleid door Dongyang Huang van de Universiteit van Peking, overwon deze uitdaging door waterstof nauwkeurig te isoleren in ijzer en waterhoudend silicaatglas. Door de monsters te bombarderen met een ionenstraal om individuele atomen te analyseren, stelde het team vast dat waterstof 0,07 tot 0,36% van het gewicht van de kern uitmaakt.
Wat dit betekent voor de oorsprong van de aarde
Dit waterstofniveau suggereert dat de aarde is gevormd in een gasrijke schijf waar waterstof overvloedig aanwezig was. Indien waar, werd er niet later water geleverd, maar was het vanaf het begin aanwezig. “Het verandert echt de manier waarop we denken over waar ons water vandaan komt”, zegt Hilke Schlichting, een planeetwetenschapper die niet bij het onderzoek betrokken is.
De aanwezigheid van waterstof verklaart ook het magnetische veld van de planeet. Terwijl de kern afkoelde en kristalliseerde, zouden convectiestromen zijn aangedreven, waardoor een geodynamo werd aangedreven die de aarde beschermt tegen schadelijke zonnestraling. Dit magnetische veld is cruciaal voor het behoud van een bewoonbaar milieu.
De implicaties van waterstof in de kern
Het bestaan van zoveel waterstof in de kern bewijst dat er vanaf het begin water aanwezig was, in plaats van dat het door een laat hevig bombardement werd afgegeven. Dit ondersteunt het idee dat de aarde altijd een waterrijke planeet is geweest. Het werk van het team laat ook zien dat het magnetische veld van de aarde, essentieel voor het leven, wordt aangedreven door convectiestromen die door deze vroege elementen worden aangedreven.
De nieuwe studie bevestigt dat de watercyclus van de aarde al minstens 4,5 miljard jaar in werking is, sinds de kern begon te stollen. Dit onderzoek maakt duidelijk hoe de aarde evolueerde naar de bewoonbare wereld die we vandaag de dag kennen.
