Siarka była kluczem do pierwszej wody na Ziemi.

Pierwiastek chemiczny, który nawet nie znajduje się w H2O – siarka – jest powodem, dla którego Ziemia pierwotnie uzyskała swoją wodę, wynika z nowego badania, wzmacniając podobną obietnicę złożoną rok temu. Odkrycie oznacza, że nasza planeta urodziła się z wszystkim, czego potrzebowała, by stworzyć swoją własną wodę i nie musiała jej otrzymywać skądkolwiek indziej.

Woda jest niezbędna do życia na lądzie, ale Ziemia uformowała się w regionie wokół nowo powstałego słońca, który był tak gorący, że planeta powinna była być sucha (SN: 5/6/15). Teraz jednak dwie niezależne studia nad określonym rodzajem meteorytu dochodzą do tego samego wniosku: Dużo wodoru – kluczowy składnik wody – dotarło na Ziemię nie jako H2O, ale zamiast tego połączyło się z siarką. Pozwoliło to wodorem przetrwać gorąco i później dołączyć do tlenu, najbardziej powszechnego pierwiastka w skorupie ziemskiej, aby stworzyć wodę.

"Te dwa artykuły ogromnie się wzmacniają, i myślę, że ich historia staje się naprawdę przekonująca" – mówi Alessandro Morbidelli, planetolog z Obserwatorium Côte d'Azur w Nicei we Francji, który nie był częścią żadnego zespołu badawczego.

Cztery planety najbliższe słońcu – Merkury, Wenus, Ziemia i Mars – uformowały się wszystkie wewnętrznej części nebuli słonecznej, tarczy z gazem i pyłem, która obracała się wokół nowo narodzonego słońca. Wewnętrzna część nebuli słonecznej była tak gęsta, że tarcie bardzo ją podgrzało, wysuszyło ją. Dlatego wielu badaczy zaproponowało, że Ziemia uzyskała swoją wodę dopiero po tym, jak planetoidy i komety niosące lód urodzone daleko od słońca uderzyły w Ziemię.

W 2020 roku jednak badacze zgłosili niespodziankę: Wodór istnieje w rzadkich meteorytach znanych jako kondryty enstatsytowe, które przypominają materiał, z którego zbudowana jest nasza planeta (SN: 8/27/20). Odkrycie sugerowało, że zbudowane z bloków Ziemi posiadały wystarczającą ilość wodoru od samego początku, stwierdzili geochemicy Laurette Piani z Uniwersytetu Lorraine w Vandœuvre-lès-Nancy we Francji i jej koledzy.

Ale niektórzy naukowcy kwestionowali wynik. Obawiali się, że woda na dzisiejszej Ziemi mogła skontaminować meteoryty wodorem.

W zeszłym roku naukowcy we Francji zgłosili, że wodór w kondrytach enstatsytowych jest związany z siarką. Teraz inny zespół odkrył, że większość wodoru jest zamknięta w piryt (pyrrhotite), brązowej odmianie siarczku żelaza, raportują Thomas Barrett z Uniwersytetu Oxfordu i jego koledzy w artykule przesłanym na arXiv.org 19 czerwca.

"Ich argumenty dotyczące charakteryzacji spektroskopowej, gdzie wodór mieszka w skałach, są dobre" – mówi UCLA geochemik Edward Young odnośnie najnowszej pracy. To oznacza, że wodór jest rodzimy dla meteorytu i nie jest wynikiem zanieczyszczenia związanego z Ziemią.

Morbidelli zgadza się. "To tłumaczy, dlaczego kondryty enstatsytowe zawierają wodór" – mówi, nazywając odkrycia z ostatnich czterech lat zmianą paradygmatu. "Nie akrecjonujesz wody. Akrecjonujesz oddzielnie wodór i tlen w różnych minerałach, a następnie łączą się ze sobą."

To łatwe do wykonania, ponieważ wczesna Ziemia była gorąca i topiła się, pokryta magmowym oceanem. "Możesz myśleć o oceanie magmy jako o wielkiej kuli gorącego tlenu" – mówi Young, ponieważ tlen przewyższał wszystkie inne pierwiastki w skorupie łącznie. Wystarczy dodać wodór z bloków ziemskich i masz H2O.

Ale Young kwestionuje, czy bloki ziemskie rzeczywiście dostarczyły większość wodoru zawartego w wodzie naszej planety. Uważa, że wodór pochodził również bezpośrednio z nebuli słonecznej, która składała się głównie z gazu molekularnego wodoru, czyli H2. I jeszcze więcej wodoru, w postaci wody, dotarło, kiedy obiekty lodowe uderzyły w Ziemię.

"Z perspektywy egzobiologii, to badanie pochodzenia wody z kondrytów enstatsytowych jest naprawdę ważne" – mówi Morbidelli. Siarka jest powszechna – dziesiąty najbardziej obfity pierwiastek we wszechświecie – dlatego nawet w układach planetarnych, które nie posiadają zimnych planetoidów i komet, planety skaliste powinny być w stanie pozyskać wodór i zamienić go na wodę, tworząc tym samym podstawę dla możliwego rozwoju życia na tych światach.