Bekogeld met kosmische sneeuwballen

Hoe de aarde aan water kwam

Illustratie ESOArtist’s impression van een protoplanetaire schijf. Als een zonnestelsel zich vormt, ontstaan de planeten door samenklontering van de deeltjes in die schijf. Aarde-achtige planeten vormen zich zonder water. Dat komt er pas later op terecht, via kometen die ontstaan aan de buitenkant van de schijf. Leidse sterrenkundigen stelden vast dat dat water er ook echt zit.

Door Bart Braun

De stofschijf rond de jonge ster TW Hydrae bevat grote hoeveelheden water, ontdekten Leidse sterrenkundigen, die daarmee Science haalden. ‘Je hebt een truc nodig.’

Tien miljoen jaar is piepjong voor een ster. Onze zon, bijvoorbeeld, is ongeveer 450 keer zo oud. Zoals een mensenbaby nog geen tandjes heeft, zo heeft de babyster TW Hydrae nog geen planeetjes.

In plaats daarvan heeft ze een zogeheten protoplanetaire schijf: een enorme platte stof- en gaswolk waarin uiteindelijk door samenklontering planeten zullen ontstaan. Met de aarde is dat ook ooit zo gegaan, miljarden jaren geleden.

Er is echter iets geks aan de hand met de aarde: er is hier enorm veel water aanwezig. Dat zou je niet verwachten: de plek in de stofschijf waar de aarde ooit zat, zit zodanig dicht bij de ster dat water gasvormig is. Gassen klonteren niet zo goed. Zoals de Leidse sterrenkundige Michiel Hogerheijde het uitdrukt: ‘Een aarde-achtige planeet vormt zich zonder water. Je hebt een truc nodig om dat water er te krijgen.’ TW Hydrae helpt ons te begrijpen hoe die truc in zijn werk ging.

Hogerheijde en zijn collega’s wisten met behulp van de krachtige Herschel-ruimtetelescoop te meten aan de stofschijf van die ster. Daar wisten ze, als allereerste sterrenkundigen ooit, vast te stellen dat de buitenkant van die schijf volzit met ijs. De hete waterdamp aan de binnenkant van protoplanetaire schijf laat zich veel makkelijker meten, maar het koude water aan de buitenkant was nieuw. Tenminste: ‘Het was eigenlijk precies wat we verwacht hadden te vinden’, aldus Hogerheijde. Zijn ontdekking haalde het prestigieuze wetenschapsblad Science.

IJs zelf laat zich met de Herschel-telescoop niet meten. In plaats daarvan jaagt de straling van de ster kleine hoeveelheden waterdamp uit het ijs: waterdamp die koud is in plaats van heet. Herschel kan in het verre infrarood het signaal van dergelijke koude waterdamp oppikken. ‘Er ontstaat een héél dun laagje koude waterdamp dat bovenop de stofschijf ligt. Het signaal dat dat afgeeft, hebben we kunnen meten. Dat we daar een waarneemtijd van achttien uur voor nodig hadden, geeft al aan dat het om een heel zwak signaal gaat.’

Dat ijs in de buitenschijf pakt zich uiteindelijk samen tot kometen, een soort kosmische sneeuwballen die de planeten dichter bij de ster bekogelen. Zo is de aarde ook ooit aan zijn water gekomen, vermoeden astronomen.

‘Een aarde-achtige planeet met oceanen, waarop leven zou kunnen ontstaan’, vraagt Hogerheijde zich hardop af, ‘hoe vaak komt zoiets voor in het heelal? Als deze ster typisch is voor sterren in het algemeen, dan is het blijkbaar een kwestie van een aarde-achtige planeet vormen, en dan komen de oceanen vanzelf.’

Om te kijken hoe typisch TW Hydrae echt is, heeft de onderzoeker waarneemtijd gekregen om bij nog eens drie andere planetenstelsels-in-wording te gaan kijken.

Deel dit bericht: