Svavel var nyckeln till det första vattnet på jorden

Ett kemiskt element som inte ens finns i H2O - svavel - är anledningen till att jorden först fick sitt vatten, visar en ny studie, vilket stödjer ett liknande påstående som gjordes för ett år sedan. Upptäckten innebär att vår planet föddes med allt den behövde för att skapa sitt eget vatten och därför inte behövde ta emot det från någon annanstans.

Vatten är väsentligt för livet på jorden, men jorden bildades i en region runt den nyfödda solen som var så varm att planeten borde ha varit torr (SN: 5/6/15). Nu kommer två oberoende studier av en specifik typ av meteorit till samma slutsats: Massor av väte - en nyckelkomponent i vatten - kom till jorden inte som H2O utan istället bundna med svavel. Detta gjorde det möjligt för vätet att överleva värmen och senare sammanfoga syre, det vanligaste elementet i jordskorpan, för att skapa vatten.

"De här två artiklarna förstärker varandra enormt, och jag tror att deras berättelse börjar bli riktigt övertygande", säger Alessandro Morbidelli, en planetforskare vid Côte d'Azur-observatoriet i Nice, Frankrike, som inte ingick i något av forskarteamen.

De fyra planeterna närmast solen - Merkurius, Venus, Jorden och Mars - bildades alla i den inre delen av solnebulosan, skivan av gas och damm som snurrade runt den nyfödda solen. Solnebulosans inre region var så tät att friktion värmde upp den enormt och torkade ut den. Många forskare har därför föreslagit att jorden fick sitt vatten först efter att isbärande asteroider och kometer födda långt från solen träffade jorden.

År 2020 rapporterade forskare dock en överraskning: väte finns i sällsynta meteoriter som kallas enstatitkondriter, som liknar vår planets byggstenar (SN: 8/27/20). Upptäckten antydde att jordens byggstenar hade mycket väte redan från början, fann kosmokemisten Laurette Piani från University of Lorraine i Vandœuver-lès-Nancy, Frankrike, och kollegor.

Men vissa forskare tvivlade på resultatet. De fruktade att vattnet på dagens jord hade förorenat meteoriterna med väte.

Förra året rapporterade forskarna i Frankrike att vätet i enstatitkondriter är bundet till svavel. Nu har ett annat team upptäckt att det mesta av vätet är låst inuti pyrrhotite, ett bronsfärgat järnsulfidmineral, rapporterar Thomas Barrett från University of Oxford och hans kollegor i en artikel som skickades till arXiv.org den 19 juni.

"Deras argument om den spektroskopiska karakteriseringen av var vätet lever i berget är bra", säger UCLA-kosmokemisten Edward Young om det senaste arbetet. Det betyder att vätet är inhemskt i meteoriten och inte ett resultat av markbunden förorening.

Morbidelli håller med. "Det förklarar varför enstatitkondriter har väte", säger han och kallar upptäckterna under de senaste fyra åren ett paradigmskifte. "Du samlar inte på dig vatten. Man samlar väte och syre separat i olika mineraler och sedan kombineras de med varandra."

Det är lätt att göra eftersom jorden tidigt var varm och smält, täckt av ett magmahav. "Du kan tänka på ett magmahav som en stor boll av varmt syre," säger Young, eftersom syre var fler än alla andra element i skorpan tillsammans. Lägg bara till väte från jordens byggstenar så har du H2O.

Men Young ifrågasätter om jordens byggstenar faktiskt levererade det mesta av vätet i vår planets vatten. Han tror att vätet också kom direkt från solnebulosan, som främst bestod av molekylärt väte, eller H2, gas. Och ännu mer väte, i form av vatten, kom när iskalla föremål träffade jorden.

"Ur ett exobiologiskt perspektiv är denna studie av ursprunget till vatten från enstatitkondriter verkligen viktig", säger Morbidelli. Svavel är vanligt – det tionde vanligaste grundämnet i kosmos – så även i solsystem som saknar isiga asteroider och kometer, borde stenplaneter kunna förvärva väte och förvandla det till vatten, vilket skapar förutsättningar för en möjlig utveckling av liv på dessa världar.