Ode aan het recalcitrantste molecuul uit de kosmos: H2O
Elke maandag bevelen we een boek aan dat de moeite van het lezen meer dan waard is deze zomer. Vandaag: Het Waterboek door de Brit Alok Jha. Water speelt niet volgens de regels. Daar snappen we niks van. Maar we danken er alles aan.
Wetenschapsjournalist Alok Jha heeft een missie: mensen doen stilstaan bij de banale materie die alle aspecten van het bestaan dirigeert – water.
Wat is een weerbericht als geen realitysoap van water in de lucht? Wat zijn diens toeschouwers als geen wandelende waterzakjes vol opgeloste complexe chemie? Waterzakjes die overigens steevast civilisaties bouwen aan de grootste waterlichamen in de buurt?
Water geeft Jha een geweldig excuus om te schrijven over wat hem interesseert, namelijk alles. Gooi waterverhalen uit de biologie, scheikunde, astronomie en geschiedenis op één hoop met een bootreis naar Antarctica en je krijgt Het waterboek. Een zeer verhelderende biografie van water, die dermate alle kanten op schiet – van de rol die water speelt in religie, de zestien soorten waterijs die alleen in laboratoria bestaan, tot buitenaards leven en het verdampen van al het aardse water binnen 100.000 jaar – dat ik het hier maar aan Jha zelf overlaat om wat favoriete waterdimensies te belichten. Ik kan niet kiezen.
Eerste dingen eerst. Waar komt ons water vandaan?
‘Daar zijn we nog niet helemaal achter. Water is het op één na meest voorkomende molecuul in het heelal. Het zit op elke planeet of hemellichaam in het zonnestelsel, op Mars, op de maan – vorig jaar juli ontdekten we nog hoe Pluto bezaaid is met bergen waterijs.’
‘Water ontstaat als bijproduct van allerlei kosmische processen, op een schaal die haast niet voor te stellen is. Zo pompt één enkele protoster in het noordelijke sterrenbeeld Perseus elke seconde meer dan honderd miljoen keer het volume water dat door de gehele Amazone stroomt het heelal in, met een verbijsterende snelheid van 200.000 kilometer per uur – tachtig keer sneller dan kogels uit een machinegeweer schieten.’
Water ontstaat als bijproduct van allerlei kosmische processen, op een schaal die haast niet voor te stellen is
‘Deze kennis dank ik aan veelvuldig contact met hoogleraar astrofysica Ewine van Dishoeck, van de Sterrewacht Leiden. Zij stond aan het hoofd van een enorm team dat – aan de hand van opnames van Ruimtetelescoop Herschel die in 2009 werd gelanceerd – een ontstaansgeschiedenis van water construeerde. Hoofdstuk drie van Het waterboek gaat hierover. Over de stofdeeltjes die rondwaren bij de geboorte van nieuwe sterren uit oude sterren, die besprongen worden door zowel waterstof- als zuurstofatomen, die dan soms fuseren tot een watermolecuul en zo – gedurende honderdduizenden jaren – de stofdeeltjes bedekken met een laag waterijs.’
‘Uit deze ijzige deeltjes ontstaan uiteindelijk allerlei beijsde asteroïden en kometen die neerslaan op planeten en andere hemellichamen en ze aldus van water voorzien. Zoveel moet je de bedenkers van scheppingsmythes toch nageven: dat al het water uit de hemel kwam, dat klopt. In ons geval zo’n 500 miljoen jaar na het ontstaan van de aarde, tijdens een periode die we nu de Late Heavy Bombardment noemen en die 100 miljoen jaar aanhield. De aarde was direct na geboorte namelijk kurkdroog. Het was enorm heet. Als er al water was, is het acuut verdampt. Dat is althans de algemeen geaccepteerde theorie sinds de jaren zestig à zeventig. Er is wel nog altijd discussie of we nu meer water aan asteroïden of kometen danken.’
Eenmaal op aarde, nam water de boel over.
‘Precies. En wie dat water controleert, controleert alles. Water maakt en breekt rijken. Leonardo Da Vinci zag dit al vroeg in, water biologeerde hem. Eens ontmoette Da Vinci die andere grootheid uit de Italiaanse renaissance: diplomaat en militair strateeg Niccolò Machiavelli. Hun gespreksonderwerp? Water.’
‘Beiden werkten op dat moment voor de hertog Cesare Borgia. Deze wilde zijn landgebied uitbreiden met het stadstaatje Pisa. Machiavelli zag geen brood in een oorlog. Hij en Da Vinci vatten daarom het plan op de rivier de Arno om te leggen, zodat Pisa afgesneden werd van de vitale handelsverbinding met de Middellandse Zee. Dat zou Pisa wel bedwingen.’
‘De rivier bleek te weerbarstig en brak door een aangelegde dam. Tientallen mensen bekochten het experiment met hun leven en het illustere duo dook tijdelijk onder. In de rust die volgde schreef Machiavelli De vorst en schilderde Da Vinci een glimlachende vrouw voor een rivierlandschap.’
‘De komende eeuw zal het vooral klimaatverandering zijn die waterwegen omlegt. Sommige plaatsen worden steeds natter – Engeland, Nederland – andere steeds droger – Italië, Spanje. Als water zich verplaatst, zullen de mensen dat ook doen. Problematisch, want steden verplaats je niet makkelijk mee.’
‘Eerder dit jaar was ik in Rotterdam om een nieuwsitem te maken over de Deltawerken. Engeland heeft enorm veel last van dat natter worden, van overstromingen. Vorig jaar in het noorden, daarvoor in het zuidwesten, in Somerset. Deze last neemt allengs toe. Hopelijk wil onze regering op watermanagementcursus in Nederland, want jullie hakken al eeuwen met dat bijltje.’
Hopelijk wil onze regering op watermanagement-cursus in Nederland, want jullie hakken al eeuwen met dat bijltje
Iets anders. Wat maakt water naast bedreigend, zo uniek en essentieel?
‘H2O is een heel eigenzinnig molecuul. Veel wetenschappers mijden water. Ze puzzelen liever op overzichtelijke stoffen. Bijvoorbeeld: elk ander molecuul dat zo weinig weegt als water zou op kamertemperatuur een gas zijn, maar water is een vloeistof. En in vloeibare hoedanigheid trekt water zich niets aan van de scheikundige wetten die andere vloeistoffen wél keurig naleven.’
‘Alleen al dit: ijs drijft. Maar geen enkele vaste stof drijft op zijn vloeistof! Denk aan stenen die zinken in lava. Als water afkoelt, zet het uit. Heel maf. Watermoleculen behoeven blijkbaar meer onderlinge afstand in vaste vorm, dan in vloeibare vorm, waardoor ijs lichter is per kubieke meter – of liter – dan water, en ijs dus op dat water komt te dobberen.’
‘Denk je nu eens in dat ijs niet zou drijven? Bij elke ijstijd zouden de zeeën dan compleet van onder tot boven bevriezen. Alles zou sterven en de evolutie kan elke paar honderd miljoen jaar weer opnieuw beginnen. Maar omdat ijs drijft, dient het als isolatielaag tegen de vrieskou erboven en beschermt het dat leven in zee juist.’
‘Nog zoiets: water tart de zwaartekracht. Watermoleculen gaan waterstofbanden aan en worden daardoor dermate plakkerig dat ze elkaar omhoog trekken door kleine buisjes. Dit heet capillaire werking. Het is hoe keukenpapier en sponzen water opnemen, maar ook hoe planten water uit de aarde omhoog zuigen. Zoiets hoef je van een vloeistof als kwik niet te verwachten.’
Met die excentrieke eigenschappen schiep water dus de juiste condities voor leven.
‘Ja. Leven ontstond in water en water onderhoudt leven. Iedereen weet dat je water moet drinken als je dorst hebt. Wat ik niet wist was: wat doet dat water dan in ons lichaam? Blijkt dat zonder water in je cellen, het DNA, eiwitten, alles – niks functioneert. Ze hebben water nodig als stellage om überhaupt hun juiste, operationele vorm aan te kunnen nemen.’
Ik vind het een bizar besef dat er een directe lijn te trekken is van de manier waarop water zich gedraagt, naar hoe het cellen laat functioneren
‘En niet alleen dat, water transporteert ook energie de cellen in en uit. Alles wat je cellen doen, heeft energie nodig en water is de leverancier. Alleen water kan dit.’
‘Ik vind het een bizar besef dat je een directe lijn kunt trekken van de manier waarop water zich gedraagt, naar hoe het cellen laat functioneren en leven mogelijk maakt. Wat cultuur mogelijk maakt, wat maakt dat we de ruimte intrekken om water te zoeken en nader te bestuderen. Binnenkort lanceert NASA weer een ruimtesonde om water te bemonsteren op Enceladus – een maan van Saturnus.’
‘Als je het mij vraagt creëerde water het leven om zichzelf te bewonderen.’
Lees ook:
Komt een land bij de dokter
Michelle van TongerlooAls straatarts ziet Michelle van Tongerloo dagelijks hoe ingewikkeld helpen is geworden. In haar boek Komt een land bij de dokter laat ze zien hoe het beter kan.
