Maapallon veden alkuperä

Maapallon veden alkuperä on yhä tutkijoille epäselvä. Monesti Maan veden sanotaan olevan lähtöisin vesipitoisista pikkuplaneetoista tai komeetoista, joita törmäsi Maahan sen syntyessä. Tämän mukaan Maan vesi on vanhempaa kuin itse Maa. Muita mahdollisia rinnakkaisia, toissijaisia ja täydentäviä veden lähteitä ovat hydraattimineraalien hajoaminen, tulivuorista purkautuva vesihöyry sekä purppurarikkibakteerien aiheuttamat kemialliset reaktiot.
Yleistä.
Maan veden ajatellaan usein tulleen muualta maapallon synnyn jälkeen, koska Maata on sanottu kuumaksi pitkän aikaa syntymisensä jälkeen. Monet seikat kuitenkin viittaavat Maan jäähtyneen melko nopeasti. Myöskään Kuun synnyttänyt jättitörmäys ei sulattanut koko maata ja säilöi vettä. Lisäksi ringwoodiitti-niminen mineraali pystyy varastoimaan vettä suurissa paineissa ja lämpötiloissa.
D/H-suhde.
Veden koostumus on kemiallisesti H2O. Näin vesi koostuu vedystä ja hapesta. Vety voi olla kevyttä vetyä, protiumia, tai raskasta vetyä, deuteriumia. Tavallista kevyttä vetyä merkitään H:lla ja raskasta vetyä D:llä. Vertaamalla eri taivaankappaleiden vesien D/H-suhteita voidaan yrittää päätellä veden alkuperää.
Auringolla ja jättiläisplaneetoilla on pieni D/H-suhde. Auringossa on deuteriumia suhteessa vetyyn paljon vähemmän kuin Maassa. Monissa komeetoissa, tähtienvälisessä avaruudessa ja Saturnuksen Enceladus-kuussa on enemmän deuteriumia kuin Maan valtamerissä. Joissain komeetoissa deuteriumia on yhtä paljon kuin Maassa. Asteroideissa on joko yhtä paljon kuin Maassa, tai enemmän
Pikkuplaneetoista?
Hyvin vanhoina pidetyissä kivisissä hiilipitoisissa meteoriiteissa ja pikkuplaneetoissa tiedetään olevan melko runsaasti vettä. Koska pikkuplaneettoja ja meteoriitteja yhäkin törmää maahan, on luontevaa ajatella, että Maan vesi olisi peräisin niistä. Maan synnyn aikoihin pikkuplaneettapommitus oli nykyiseen verrattuna paljon taajempaa.
Suurimmassa pikkuplaneetassa Cereksessä on vettä ehkä 25 % ja vanhimmissa hiilikondriitti-meteoriiteissa 22 %.
Monet maahan törmänneet pikkuplaneetat ovat peräisin ns. lumirajan takaa asteroidivyöhykkeeltä. Tähän viittaa pikkuplaneettavyöhykkeiltä tulleiden meteoriittien ja Maan merien alkuaineiden isotooppikoostumus, esim D/H-suhde.
Erään teorian mukaan Maa sai vetensä, kun noin 85 % Maasta oli syntynyt.
Monien hiilikondriittien D/H-suhde on lähellä Maan veden D/H-suhdetta, mutta vaihtelee paljon.
Komeetoista?
Komeetat koostuvat enimmäkseen vedestä ja haihtuvista aineista. Myös komeettoja oli paljon Auringon, planeettojen ja Maan syntyaikoina. Usein on väitetty Maan saaneen vetensä komeetoista, jotka tulivat Neptunuksen radan takaa Kuiperin vyöhykkeeltä.
Maan vesi saattaa olla peräisin sekä asteroideista että komeetoista. Komeettojen isotooppikoostumus selittää vain puolet Maan vedestä. Hartley 2 -komeetalla on sama D/H-isotooppisuhde kuin Maan valtamerissä, mutta Rosetta-luotaimen tutkimalla komeetalla on deuteriumia suhteessa vetyyn kolme kertaa niin paljon kuin Maan merissä. Monilla muilla komeetoilla kuten Halley, Hyakutake, Hale–Bopp, ja 67P/Tšurjumov–Gerasimenko on vesissään deuteriumia suhteessa kevyeen vetyyn kaksi kertaa niin paljon kuin Maan vesissä.
Planetesimaaleista?
Maa syntyi monien tutkijoiden mukaan pikkuplaneettoja muistuttaneista planetesimaaleista. Jotkut tutkijat ovat väittäneet, että Maan vesi olisi peräisin niistä kappaleista, joista kiersi suunnilleen Maan etäisyydellä Auringosta, ja joista Maa syntyi. Teorian rasitteena on, että sen aineen jossa Maa syntyi, uskotaan olleen hyvin kuumaa. On sen vuoksi kyseenalaista, onko vesihöyryä voinut tällöin sitoutua kiinteytyneisiin mineraaleihin riittäviä määriä.