|
|||||||||||||||
Vand er liv
- hvor kommer Universets vandmolekyler fra og hvordan dannes de?
Måske skulle man tro, at Jorden har en slags patent på vand. Men det er ikke rigtigt. Det vidner en lang række observationer om. Som is eller - i langt overvejende grad - på dampform er der fundet spor af vandmolekyler rundt omkring i Universet. I vores eget Solsystem gælder det først og fremmest på Månen og på flere af de andre planeter og deres måner
.
Vi ved også, at vandmolekyler findes i store mængder uden for Solsystemet. De forekommer i rigt mål i den yderste atmosfære af en lang række stjerner og i de kæmpemæssige skyer af gas og støv, som findes mellem stjernerne – de såkaldte interstellare skyer. Det er her, vi finder nye stjerner med tilhørende planetsystemer under dannelse. Men vand på flydende form kender man kun til her på Jorden.
Flydende vand
Betydningen af vandforekomsterne på Jorden er uhyre stor. Som biologer og biokemikere ofte udtrykker det: ”Vand er liv!” Det er netop flydende vands rolle for de kemiske og biologiske fænomener, der er så afgørende, at det er meget vanskeligt at forestille sig livsformer, som ikke er baseret på vand.
Det er især to egenskaber ved vandmolekylerne, der adskiller dem fra andre sammenlignelige, forholdsvis simple molekyler som fx kulilter, ammoniak eller metan.
For det første optræder vand på flydende form ved relativt høje temperaturer for et så lille molekyle. Det gør det på den ene side muligt for andre molekyler at bevæge sig rundt heri langt hurtigere end i den faste form, is. Og på den anden side er der i flydende vand langt større mulighed for at møde andre molekyler - og dermed indgå i nye forbindelser - end i en sky af damp, hvor tætheden af molekylerne er langt mindre.
For det andet er de to hydrogen- og det ene oxygenatom, som vandmolekyler består af, bundet sammen på en sådan måde, at molekylet som et hele forekommer med lidt forskudte ladninger. Det udgør en såkaldt elektrisk dipol. Det betyder, at det meget effektivt er i stand til at nedbryde bindingerne mellem andre atomer og molekyler.
Flydende vand er kort sagt et fremragende opløsningsmiddel, der fungerer perfekt for biologiske reaktioner. Dertil kommer, at det til en vis grad er modstandsdygtigt over for ultraviolet stråling, som ellers har let ved at nedbryde molekylbindinger.
I flydende vand opstår der derfor nemt forbindelser mellem svovl-, oxygen- og tilmed også carbonforbindelser, som udgør grundlaget for aminosyrerne: nøglekomponenterne i alt levende materiale.
Mellem stjernerne
For de fleste mennesker lyder det overraskende, at vandmolekyler faktisk hører til de hyppigst forekommende molekyler i Universet overhovedet. Men i betragtning af, at hydrogen udgør langt det mest udbredte grundstof i Universet (73%), og at oxygen indtager en flot tredjeplads med 1% efter heliums 25%, så kom det ikke som det helt store chok for astrofysikerne, da det for få år siden lykkedes at afsløre usædvanligt store forekomster af vanddamp i en interstellar sky i retning af vinterhimlens mest dominerende stjernebillede, Orion.
Netop her foregår aktiv stjernedannelse. De voldsomme udkastninger af såkaldte jetstrømme, som helt naturligt hører med til stjernefødsler, fører samtidig til en så omfattende sammenpresning og opvarmning af de omgivende gasskyer, at der herved opstår lige akkurat de rette betingelser for dannelsen af store mængder vandmolekyler. I den omtalte sky i Oriontågen skønnes det, at der hver dag produceres op mod 60 gange så mange vandmolekyler, som vi i dag finder på Jorden!
I Solsystemets barndom
Her hos os i Solsystemet har der utvivlsomt eksisteret en lignende »kemi-maskine«, som formentlig på helt tilsvarende måde ved en lang kæde af kemiske reaktioner fik produceret store mængder vandmolekyler. I første omgang som vanddamp. Derpå under den efterfølgende afkøling som bittesmå ispartikler, der sammen med de tiloversblevne gas- og støvpartikler udgjorde den første, såkaldte protoplanetariske tåge omkring Solen.
Lidt efter lidt blev is og støv så kittet sammen til små forstadier til planeter, de såkaldte planetesimaler, som med tiden voksede sig større og større ved mere eller mindre tilfældige sammenstød med lignende smånaboer. Alt i alt med det kendte resultat til følge: ni planter med tilhørende måner, en vrimmel af asteroider og milliardvis af kometer.
Men vandets historie var højst sandsynligt ikke slut med det. Ifølge en teori for Solsystemets dannelse (som dog ikke alle forskere er helt enige i) skabte Solens enorme varme en usynlig barriere mellem planeterne Jupiter og Mars. Uden for den herskede kulden. Her finder vi kæmpeplaneter, ismåner og kometer. Inden for den var der så varmt, at ispartiklerne blev omdannet til damp, og de fire inderste planeter Merkur, Venus, Jorden og Mars blev skabt af støvkorn, bogstavelig talt befriet for vandmolekyler.
Vulkaner og kometer
Fra starten har Jorden altså ifølge denne teori været frarøvet enhver form for vand. Men to forskellige mekanismer har så efterfølgende tilført nye mængder af det livgivende stof.
For det første må man regne med, at den unge Jord i op mod en halv milliard år var udsat for en intens vulkansk aktivitet. Herved blev der frigjort store mængder af kulilter, som senere kunne indgå i en hel kaskade af kemiske reaktioner med hydrogen og silikater, som til slut førte til dannelsen af en omfattende mængde vandmolekyler.
For det andet må den unge Jord uundgåeligt have været udsat for et sandt bombardement af asteroider og kometer fra de kolde udegne af Solsystemet. En anselig portion vandmolekyler, der i dag skønnes at udgøre op mod 20% af Jordens totale vandforekomster, berigede de kolde, små isverdener på den måde Jorden med.
Tilsammen har de to mekanismer ifølge denne teori tilført Jorden en vandmængde, der beløber sig til de nuværende få titusindedele af Jordens totale masse.
Priviligerede nicher
På trods af det temmelig optimistiske billede af forekomsten af vandmolekyler rundt om i Universet, så er det også helt klart, at der kræves ret specielle forhold for deres overlevelse på længere sigt.
Temperaturer over ca. 5.000 grader og intenst ultraviolet lys slår vandmolekylerne helt i stykker.
Priviligerede nicher, som tilstedeværelsen af store mængder interstellart støv (fx i Oriontågen) og dernæst en atmosfæres fi ltrerende beskyttelse (som her på Jorden), ser med andre ord ud til at være nødvendige for at vandafhængige livsformer, som dem vi kender her fra Jorden, også kan opstå på andre kloder.
