Dari Mana Air Berasal Di Bumi?

Bukti dari analisis sampel bulan menunjukkan bahwa meskipun Bumi dan bulan terbentuk dari tumbukan raksasa, mereka sebagian besar mempertahankan kelimpahan primordial elemen volatil, termasuk air. Kredit: Gambar oleh Adam Connell/LLNL

Pasokan air di bumi sangat penting karena kemampuannya untuk menopang kehidupan, tetapi dari mana air itu berasal? Apakah itu hadir ketika Bumi terbentuk atau dikirim kemudian oleh meteorit atau komet dari luar angkasa?

Sumber air bumi telah menjadi perdebatan lama dan ilmuwan Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) berpikir mereka memiliki jawabannya – dan mereka menemukannya dengan melihat bebatuan dari bulan.

Karena sistem Bumi-bulan terbentuk bersama dari tumbukan dua benda besar sejak awal sejarah tata surya, sejarah mereka sangat terkait. Dan karena bulan tidak memiliki lempeng tektonik dan pelapukan, proses yang cenderung menghapus atau mengaburkan bukti di Bumi, bulan sebenarnya adalah tempat yang bagus untuk mencari petunjuk tentang sejarah air Bumi.

Meskipun hampir 70 persen permukaan bumi relatif tertutup air, secara keseluruhan planet ini merupakan tempat yang kering dibandingkan dengan banyak objek lain di tata surya. Dan bulan bahkan lebih kering. Kebijaksanaan konvensional adalah bahwa kurangnya spesies yang mudah menguap (seperti air) di Bumi — dan khususnya bulan — disebabkan oleh dampak kekerasan yang menyebabkan penipisan unsur-unsur yang mudah menguap.

Tetapi dengan melihat susunan isotop batuan bulan, tim menemukan bahwa benda-benda yang terlibat dalam tumbukan yang membentuk sistem Bumi-bulan memiliki tingkat elemen volatil yang sangat rendah sebelum tumbukan, bukan karena itu. Secara khusus, tim menggunakan jumlah relatif dari rubidium-87 isotop volatil dan radioaktif (⁸⁷Rb), yang dihitung dari anaknya isotop strontium-87 (⁸⁷Sr), untuk menentukan anggaran Rb dalam sistem bumi-bulan saat terbentuk. Tim menemukan itu karena ⁸⁷Sr, proxy untuk anggaran volatilitas jangka panjang bulan, sangat rendah sehingga benda-benda yang bertabrakan pasti sudah kering sejak awal, dan tidak banyak yang bisa ditambahkan sejak itu.

“Bumi lahir dengan air yang kita miliki, atau kita dihantam oleh sesuatu yang pada dasarnya murni H₂O, dengan tidak banyak hal lain di dalamnya. Pekerjaan ini menghilangkan meteorit atau steroid sebagai kemungkinan sumber air di Bumi dan menunjuk kuat ke arah pilihan ‘lahir dengan itu’, ”kata kosmokimia Greg Brennecka, rekan penulis makalah tersebut.

Selain sangat mempersempit potensi sumber air Bumi, penelitian ini juga mengungkapkan bahwa benda-benda besar yang bertabrakan pasti berasal dari Tata Surya bagian dalam, dan peristiwa itu tidak mungkin terjadi sebelum 4,45 miliar tahun yang lalu, sehingga sangat mengurangi pembentukannya. jendela bulan.

Menurut Lars Borg, penulis utama studi tersebut: “Hanya ada beberapa jenis bahan yang dapat digabungkan untuk membuat Bumi dan bulan, dan mereka tidak eksotik — mereka mungkin hanya benda besar yang terbentuk di sekitar area yang sama yang kebetulan bertemu satu sama lain sedikit lebih dari 100 juta tahun setelah tata surya terbentuk … tetapi beruntung bagi kita, mereka melakukan hal itu.”

Referensi: “Asal usul elemen volatil dalam sistem Bumi–Bulan” oleh Lars E. Borg, Gregory A. Brennecka dan Thomas S. Kruijer, 14 Februari 2022, Prosiding National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2115726119

Penelitian tersebut muncul di Prosiding National Academy of Sciences. Ilmuwan LLNL Thomas Kruijer juga berkontribusi dalam penelitian ini. Pekerjaan itu didanai oleh NASA dan program Penelitian dan Pengembangan Berbasis Laboratorium.