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Astrochemiker scheinen das Rätsel vom Ursprung des Erdenwassers gelöst zu haben

Milliarden Jahre altes Vulkangestein erzählt eine Geschichte vom Ursprung der Welt.

von Christine Kewitz
13 November 2015, 12:37pm

Bild:Wikimedia, Jennifer Williams | CC BY-SA 2.0

Das Wasser, das unserer Erde Leben schenkt, ist uralt—älter als unser Planet selbst.

Doch obwohl die Erde zu zwei Dritteln von Wasser bedeckt ist, rätselt die Wissenschaft noch immer, wo es eigentlich einmal hergekommen ist. Eine aktuelle Untersuchung der University of Hawaii in Manoa unter der Leitung der Astrochemikerin Lydia Hallis scheint nun eine Antwort auf das Rätsel gefunden zu haben.

Anscheinend war das Wasser schon von Anbeginn auf der Erde vorhanden, obwohl bisher angenommen wurde, dass die junge Sonne jegliche Wasser oder Eispartikel hätte verdampfen lassen müssen. Eine verbreitete Theorie war bislang, dass die Erde aus trockenen Stoffen entstanden ist und das Wasser erst nach Kollisionen mit Objekten aus den frostigeren Regionen unseres Sonnensystems entstanden ist.

Von der kosmischen Kollision zweier Planeten, die Erde und Mond gebar

Für die Studie, die gestern in Science veröffentlicht wurde, legten die Wissenschaftler Gesteinsproben eines der ältesten Felsbrocken unter ein Ionen-Mikroskop. Die vulkanischen Basalt-Proben stammen von der Baffininsel, der größten Insel des Kanadisch-Arktischen-Archipels und enthalten winzige, glasartige Wassereinlagerungen, die mit 4,5 Millarden Jahren so alt sind wie unser Planet selbst. Sie sind vulkanischen Ursprungs und frönten tief im Erdmantel versteckt ihrer Konservierung in unverändertem Zustand. Ob der Ursprung dieser Fragmente jedoch in einer Kollision mit Meteoriten oder ähnlichen Himmelskörpern liegt oder sie mit der Erde gemeinsam entstanden sind, war bisher unklar.

„Diese Gesteinsbrocken sind nie sedimentären Veränderungen durch das Krustengestein ausgesetzt gewesen und vorherige Untersuchungen belegen, dass diese Region seit der Erdentstehung unberührt geblieben ist", so Hallis in einer Presseerklärung der University of Hawaii. „Im Wesentlichen handelt es sich um das primitivste Gestein, das wir jemals auf der Erdoberfläche gefunden haben. Darum gibt uns das Wasser einen unschätzbaren Einblick in die früher Erdgeschichte und die Herkunft des Wassers."

Elektronenmikroskopbilder einiger Gesteinsproben. Diese Probe wird von großen mineralischen Körnern aus der olivinen Gesteinsgruppe dominiert (mittelgraue Körner in Abbildung A). Diese olivinen Körner enthalten Glaseinschlüsse, sogenannte „melt inclusions" (Abbildung B), mit winzigen Wasserbestandteilen. Bild: Lydia J. Hallis

Um herauszufinden, woher das Wasser nun stammt, ermittelte das Team um Hallis den Deuterium-Gehalt der Einlagerungen. Deuterium ist ein natürliches Isotop von Wasserstoff mit dem Massewert 2 und auch unter der Bezeichnung schwerer Wasserstoff bekannt. Wasserstoff selbst hat eine Atommasse von 1. Wasser aus unterschiedlichen planetaren Körpern unseres Sonnensystems hat jeweils eine individuelle Menge an Wasserstoff und Deuterium.

Das irdische H2O ist älter als unsere Sonne

„Wir fanden heraus, dass das Wasser sehr wenig Deuterium enthält, was stark darauf hindeutet, dass es nicht auf die Erde gebracht wurde, nachdem diese entstanden und abgekühlt war", erklärte Hallis. „Stattdessen wurden die Wassermoleküle eher mit dem Staub hertransportiert, der die Sonne wie eine Scheibe umgab, bevor sich die Planeten ausgebildet hatten. In dieser Zeit wurde der wasserreiche Staub langsam zusammengezogen und formte so unseren Planeten." Auch wenn während des Entstehungsprozesses ein großer Anteil des Wassers durch die Sonneneinstrahlung wieder verdunstet sein dürfte, blieb immer noch welches übrig, das unsere Erde zum blauen Planeten machte.

„Bis vor kurzem hatten wir noch nicht die Technologie für solche Entdeckungen, deswegen handelt es sich hierbei um eine besonders spannende Erkenntnis", so Hallis. „Wir sind gespannt, was wir in diesem Bereich in der näheren Zukunft noch herausfinden werden."

Wenn das Wasser wirklich mit der Erde mitentstanden ist, wird es möglicherweise auch andere Planeten in unserem Sonnensystem geben, welche eine ähnliche Entstehungsgeschichte erlebt haben—und damit auch Leben bergen.