Zwavel was cruciaal voor het eerste water op Aarde.

Een chemisch element dat zelfs niet in H2O voorkomt - zwavel - is de reden dat de aarde voor het eerst water kreeg, blijkt uit een nieuwe studie, die een soortgelijke bewering van een jaar geleden versterkt. De ontdekking betekent dat onze planeet werd geboren met alles wat nodig was om zijn eigen water te creëren en het dus niet van elders hoefde te ontvangen.

Water is essentieel voor het leven op aarde, maar de aarde vormde zich in een regio rond de pasgeboren zon die zo heet was dat de planeet droog had moeten zijn (SN: 5/6/15). Nu bereiken twee onafhankelijke studies van een specifiek type meteoriet dezelfde conclusie: Veel waterstof - een belangrijk onderdeel van water - kwam naar de aarde niet als H2O, maar in plaats daarvan gebonden aan zwavel. Dit zorgde ervoor dat de waterstof de hitte kon overleven en later zich met zuurstof, het meest voorkomende element in de aardkorst, kon verbinden om water te creëren.

"Deze twee papers versterken elkaar enorm, en ik denk dat hun verhaal echt overtuigend wordt," zegt Alessandro Morbidelli, een planeetwetenschapper aan het Observatorium van de Côte d'Azur in Nice, Frankrijk, die geen deel uitmaakte van beide onderzoeksteams.

De vier planeten die het dichtst bij de zon staan - Mercurius, Venus, de aarde en Mars - vormden zich allemaal in het binnenste deel van de zonne-nevel, de schijf van gas en stof die om de pasgeboren zon draaide. Het binnenste deel van de zonne-nevel was zo dicht dat de wrijving het enorm verwarmde en uitdroogde. Veel onderzoekers hebben daarom voorgesteld dat de aarde zijn water pas kreeg nadat ijsdragende asteroïden en kometen die ver van de zon werden geboren, de aarde raakten.

In 2020 rapporteerden onderzoekers echter een verrassing: Waterstof komt voor in zeldzame meteorieten die bekend staan als enstatiet-chondrieten, die lijken op de bouwstenen van onze planeet (SN: 8/27/20). De ontdekking suggereerde dat de bouwstenen van de aarde vanaf het begin al over voldoende waterstof beschikten, ontdekten kosmochemicus Laurette Piani van de Universiteit van Lotharingen in Vandœuver-lès-Nancy, Frankrijk, en collega's.

Maar sommige wetenschappers twijfelden aan het resultaat. Ze vreesden dat het water op de huidige aarde de meteorieten had besmet met waterstof.

Vorig jaar rapporteerden de onderzoekers in Frankrijk dat de waterstof in enstatiet-chondrieten gebonden is aan zwavel. Nu heeft een ander team ontdekt dat het grootste deel van de waterstof opgesloten zit in pyrrhotiet, een bronskleurig ijzersulfide-mineraal, melden Thomas Barrett van de Universiteit van Oxford en zijn collega's in een paper dat op 19 juni is ingediend bij arXiv.org.

"Hun argumenten over de spectrale karakterisering van waar de waterstof in de rots leeft, zijn goed," zegt UCLA-kosmochemicus Edward Young over het nieuwste werk. Dat betekent dat de waterstof van nature aanwezig is in de meteoriet en niet het resultaat is van aardse besmetting.

Morbidelli is het daarmee eens. "Het verklaart waarom enstatiet-chondrieten waterstof bevatten," zegt hij, en noemt de ontdekkingen van de afgelopen vier jaar een paradigma-verandering. "Je hoopt geen water aan. Je hoopt waterstof en zuurstof apart in verschillende mineralen, en dan combineren ze met elkaar."

Dat is eenvoudig te doen omdat de vroege aarde heet en gesmolten was, bedekt met een magma-oceaan. "Je kunt een magma-oceaan zien als een grote bal van hete zuurstof," zegt Young, omdat zuurstof alle andere elementen in de aardkorst samen overtrof. Voeg gewoon waterstof van de bouwstenen van de aarde toe en je hebt H2O.

Maar Young betwijfelt of de bouwstenen van de aarde eigenlijk het grootste deel van de waterstof in het water van onze planeet hebben geleverd. Hij denkt dat de waterstof ook rechtstreeks uit de zonne-nevel kwam, die voornamelijk bestond uit moleculaire waterstof, of H2, gas. En nog meer waterstof, in de vorm van water, arriveerde toen ijzige objecten de aarde raakten.

"Vanuit een exobiologie-perspectief is deze studie naar de oorsprong van water uit enstatiet-chondrieten echt belangrijk," zegt Morbidelli. Zwavel is algemeen - het tiende meest voorkomende element in het heelal - dus zelfs in zonnestelsels die geen ijzige asteroïden en kometen hebben, zouden rotsachtige planeten in staat moeten zijn om waterstof te verkrijgen en het om te zetten in water, waardoor de weg vrijkomt voor mogelijke ontwikkeling van leven op die werelden.