Ik keek laatst de documentaire Unique Earth: The Essence of Water en bleef daarna een tijdje met mijn glas in mijn hand zitten. Niet omdat er iets schokkends in zat over vervuiling of filters, daar gaan de meeste van mijn stukken al over. Maar omdat er een zin in valt die me niet meer losliet: nauwelijks een stof is zo goed onderzocht als water, en toch roept water nog steeds de meeste vragen op.

Dat vind ik een prachtige gedachte. Zeventig procent van het aardoppervlak bestaat eruit, ons lichaam voor een groot deel ook, we drinken het elke dag, en ondertussen doet water een aantal dingen die het volgens de regels helemaal niet zou moeten doen. Hieronder de zes die me het meest zijn bijgebleven.

---

1. IJs zou moeten zinken

Vrijwel elke stof wordt zwaarder als hij stolt. Vaste stof zakt naar de bodem, dat is de regel. Water houdt zich er niet aan. Water bereikt zijn grootste dichtheid als vloeistof, en het ijs dat eruit ontstaat is lichter dan het water eronder. Daarom vriest een meer van bovenaf dicht en niet van onderaf.

Dat is geen weetje voor een quiz, dat is het verschil tussen leven en geen leven. Die ijslaag werkt als een deken die het water eronder tegen bevriezen beschermt. In het Baikalmeer, dat maandenlang dichtligt, leeft daaronder gewoon door: er zwemt zelfs een zeehondensoort rond die alleen in zoet water voorkomt. Had water zich aan de regel gehouden, dan waren die meren van onderaf volgelopen met ijs en was daar niets van over.

2. Water klimt veertig meter een boom in, zonder pomp

Een beuk moet water van zijn wortels tot in de bovenste bladeren krijgen. Dat is al gauw veertig meter omhoog, en er zit geen pomp in een boom. Toch gaat het, met een snelheid tot ongeveer zes meter per uur.

Het werkt op twee dingen tegelijk. In hele nauwe buisjes kruipt water vanzelf omhoog, dat is de capillaire werking die je ook ziet als je een punt van een servet in je glas hangt. En bovenin verdampt er voortdurend water uit de bladeren. Elk molecuul dat daar weggaat, trekt het volgende molecuul mee omhoog. Zo ontstaat er een onafgebroken sliert water van de grond tot in de kruin, alleen aangedreven door verdamping en door de neiging van watermoleculen om elkaar vast te houden.

In de documentaire wordt daar iets moois aan vastgeknoopt: een bos maakt zijn eigen klimaat. Van elke drie regendruppels wordt er ongeveer een tot drinkwater, de rest stijgt via de bomen weer op en vormt nieuwe wolken.

3. Zoet en zout water die elkaar niet raken

Op de Bahamas liggen honderden blauwe gaten: ronde openingen die uitkomen in een grottenstelsel dat honderden kilometers doorloopt. Die grotten zijn ooit droog ontstaan, tijdens de ijstijd, toen de zeespiegel tot wel honderdertig meter lager stond. Toen het water terugkwam, liepen ze vol.

Het bijzondere zit in wat er daarna gebeurde. Boven ligt een laag zoet regenwater, onder ligt zwaarder zeewater, en daartussen zit een grens die zo scherp is dat duikers erdoorheen zien alsof ze door glas kijken. Een halocline heet dat. Het zoete water drijft er letterlijk op, als een vloeibare ijsberg.

Vissen kunnen die grens niet oversteken. Een vis in zout water verliest voortdurend vocht en moet dus drinken, een vis in zoet water krijgt juist water binnen en moet het kwijt zien te raken. Twee compleet verschillende manieren van leven, in dezelfde grot, een halve meter uit elkaar. In die afgesloten ruimtes zijn diersoorten ontstaan die nergens anders voorkomen, zoals de remipeden: blinde kreeftachtigen die pas eind jaren zeventig zijn ontdekt en die er waarschijnlijk al voor de dinosauriers waren.

“Onder onze voeten ligt een vloeibare ijsberg: zoet water dat drijft op zeewater.”

Uit de documentaire

4. Ons water komt waarschijnlijk niet van hier

Dit vond ik de meest verbijsterende. De aarde ontstond te heet om water vast te houden, dus de vraag is niet alleen hoeveel water er is, maar hoe het hier ooit terechtgekomen is. Het meest gedragen antwoord: het is meegekomen met meteorieten, in de periode dat de jonge aarde jarenlang werd bestookt met brokstukken.

In sommige van die brokstukken zit tot ongeveer twintig procent van de massa aan water, gebonden in kleien en mineralen. En er zit meer in. Een NASA-onderzoeker laat in de documentaire een meteoriet in een reageerbuisje zien waarin meer dan honderd verschillende aminozuren zitten. Al het leven op aarde is opgebouwd uit twintig. Dat is geen bewijs dat het leven van buiten kwam, maar het is wel ongemakkelijk mooi.

Om die vraag echt te beantwoorden is er in 2016 een sonde naar de asteroide Bennu gestuurd, een steenklomp van ongeveer vijfhonderd meter. Sinds die documentaire is dat verhaal afgemaakt: in september 2023 is de capsule met de monsters geland in de woestijn van Utah. Wat daar precies uitkomt aan water en organische stoffen, wordt nu nog onderzocht.

5. Waar water is, is leven. Ook waar dat niet kan.

Onder water, op de bodem van de oceaan, zitten hydrothermale bronnen: spleten waar heet water en mineralen uit de aardkorst omhoog borrelen. Wetenschappers vermoeden dat het leven daar ooit is begonnen. Water en energie op dezelfde plek, in kleine holtes waar de bouwstenen van het leven bij elkaar konden komen.

En dan het stuk dat me nog het meest bijbleef. In Zuid-Afrika daalt een onderzoeksteam drie kilometer af in een goudmijn, om te boren naar water dat miljoenen tot mogelijk miljarden jaren oud is. Geen licht, geen zuurstof, enorme druk, hitte, straling, nauwelijks voedsel. Ze verwachten hooguit bacterien te vinden. Ze vinden wormen van een halve millimeter. Levend, en zich voortplantend.

Sommige organismen daar beneden hebben duizend jaar nodig om zich een keer te delen. Duizend jaar voor wat een bacterie in je keuken in twintig minuten doet. Het leven staat daar niet stil, het loopt op een andere klok. En de enige voorwaarde die het stelt is water.

6. Een wolk weegt duizenden tonnen en blijft toch hangen

Een gewone stapelwolk kan een kubieke kilometer groot zijn en duizenden tonnen wegen. Dat het toch boven je hoofd blijft hangen komt doordat al dat water verdeeld is over minuscule druppeltjes die door opstijgende lucht gedragen worden.

En hier wordt het echt gek: we weten nog steeds niet precies hoe regen ontstaat. In een wolk zweven miljoenen druppeltjes die botsen, verdampen en soms samenklonteren. Pas als er genoeg van elkaar gevonden hebben, valt er een druppel naar beneden. Onderzoekers proberen dat proces al jaren op beeld te krijgen met lasers op een bergtop, omdat een betere weersverwachting daaraan vastzit. Regen. Het meest alledaagse verschijnsel dat er is.

---

Wat ik hieruit meeneem

Ik zeg al jaren dat water niet hetzelfde is als H2O. Dat klinkt voor sommige mensen als iets zweverigs, en ik snap dat. Maar kijk naar wat hierboven staat. Die formule verklaart niet waarom ijs drijft. Niet waarom water veertig meter omhoog klimt zonder pomp. Niet waarom zoet en zout water elkaar op een halve meter kunnen negeren. De formule beschrijft de bouwstenen, niet het gedrag.

Voor mij is dat precies de reden om zorgvuldig om te gaan met wat er in mijn glas zit. Niet uit angst, maar uit respect voor iets waar we duidelijk nog lang niet mee klaar zijn. Wil je verder lezen over de praktische kant daarvan: ik schreef eerder over 13 waanzinnige feiten over water, over hoeveel water er op aarde is en over wat er nou echt in je kraanwater zit.

Groet, Dennis

Veelgestelde vragen

Waarom drijft ijs op water?

Omdat water zijn grootste dichtheid bereikt als vloeistof, rond vier graden, en niet als vaste stof. Bij bevriezen gaan de moleculen in een wijder rooster staan, waardoor ijs lichter is dan het water eronder. Bijna elke andere stof wordt juist zwaarder als hij stolt. Dat ene afwijkende gedrag is de reden dat een meer van bovenaf dichtvriest en het leven eronder gewoon doorgaat.

Hoe komt water in de top van een boom?

Door twee dingen tegelijk. In hele nauwe buisjes klimt water vanzelf omhoog, dat heet capillaire werking. En bovenin verdampt er voortdurend water uit de bladeren, waardoor elk molecuul dat weggaat het volgende molecuul meetrekt. Zo ontstaat een onafgebroken stroom van de wortels naar de kruin, bij een beuk over veertig meter.

Waar komt het water op aarde vandaan?

Het meest gedragen idee is dat een groot deel ervan met meteorieten is meegekomen, miljarden jaren geleden. In sommige van die brokstukken zit tot ongeveer twintig procent van de massa aan water, vastgelegd in kleien en gebonden mineralen. Zeker weten doen we het niet, en juist daarom worden er monsters van asteroiden opgehaald.

Kunnen zoet en zout water naast elkaar bestaan zonder te mengen?

Ja. In de blauwe gaten van de Bahamas ligt een laag zoet water bovenop zwaarder zeewater, met daartussen een scherpe grens die een halocline heet. Die grens is papierdun en toch scheidt hij twee werelden: vissen van boven en van onder kunnen er niet doorheen, omdat hun lichaam op een andere zoutconcentratie is gebouwd.

Hoeveel weegt een wolk?

Meer dan je zou denken. Een gewone stapelwolk kan een kubieke kilometer groot zijn en duizenden tonnen wegen. Dat het toch blijft hangen komt doordat het water in minuscule druppeltjes verdeeld is die door opstijgende lucht gedragen worden. Regen valt pas als genoeg van die druppeltjes elkaar vinden en samenklonteren.