Freitag, 26. September 2014

Irdisches Wasser ist älter als die Sonne


Künstlerische Darstellung der Geschichte des Wassers unseres Sonnensystems, von der zeit vor der Entstehung unserer Sonne bis hin zu den um sie herum entstandenen Planeten (Illu.). | Copyright: Bill Saxton, NSF/AUI/NRAO

Washington (USA) - Weil Wasser die Grundvoraussetzung für das Leben auf unserer Erde war und ist, spielt es auch bei der Suche nach außerirdischem Leben eine besondere Rolle. Die ursprüngliche Herkunft unseres Wassers zu kennen, ist somit für auch ein Verständnis darüber von Bedeutung, wie lebensfreundliche Bedingungen auf Planeten überhaupt erst entstehen und wie wahrscheinlich es ist, lebensfreundliches Wasser auch an anderen Orten im Universum zu finden. Jetzt präsentieren US-Wissenschaftler jedoch eine unerwartete Erkenntnis: Das Wasser auf unserer Erde und im sonstigen Sonnensystem ist älter als die Sonne selbst. Es muss also interstellaren Ursprungs sein. Das wiederum hat Konsequenzen für unserer Vorstellungen von der Wahrscheinlichkeit außerirdischen Lebens allgemein.

Wie die Forscher um L. Ilsedore Cleeves von der University of Michigan und Conel Alexander von der Carnegie Institution aktuell im Fachjournal "Science" (DOI: 10.1126/science.1258055) berichten, findet sich Wasser nicht nur auf unserer Erde, sondern auch auf eisigen Kometen, zahlreichen Monden, einigen Planeten wie dem Mars und sogar auf dem innersten Planeten Merkur - kurz: nahezu überall im Sonnensystem.


Als primitive und ursprüngliche Objekte, spielen Kometen und Asteroiden eine besondere Rolle bei der Suche nach der ursprünglichen Herkunft eines Großteils unseres Wassers, da sie wie eine Art von Zeitkapsel die Bedingungen des frühen Sonnensystems in sich tragen. Anhand des in diesen Objekten beinhalteten Eises können die Forscher also etwas über jenes Wasser-Eis sagen, das schon die gerade erst entstandene Sonne umgab und dessen Herkunft bislang ein Rätsel war.


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Die junge Sonne selbst war lange Zeit von einer protoplanetaren Scheibe, dem sogenannten Sonnen-Nebel, aus Staub, Gas und Eis umgeben. Einige Forscher vermuteten bislang, dass das Eis aus der Molekülwolke stammte, aus der die Sonne selbst einst hervorging. Andere glaubten, dass es sich um interstellares Wasser handelt, dass durch die chemischen Reaktionen im Sonnen-Nebel zunächst zerstört und dann wieder neu zusammengesetzt wurde.

Die Bedeutung der Antwort auf diese Frage liegt nicht zuletzt in der möglichen Erkenntnis, dass wenn es sich um Wasser interstellarer Herkunft handelt, dieser Umstand beweisen würde, dass auch außerhalb unseres Sonnensystems neben Wasser auch die darin enthaltenen präbiotische organische Materie und damit die Grundlage für die Entstehung von erdähnlichem Leben gibt.


"Wenn aber das Wasser des jungen Sonnensystems größtenteils das Ergebnis von lokalen chemischen Prozessen war, die sich während der Geburt unserer Sonne abspielten, so könnte dies die Wahrscheinlichkeit dafür, dass auch außerhalb des Sonnensystems in anderen Planetensystemen lebensfreundliches Wasser entstand, deutlich einschränken", erläutert Alexander.


Bei ihren Untersuchungen konzentrierten sich die Wissenschaftler auf Wasserstoff und dessen schwereres Isotop Deuterium. Isotope sind Atome eines gleichen Elements, die zwar die selbe Anzahl an Protonen, jedoch eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen besitzen. Die Massenunterschiede zwischen Isotopen sind das Ergebnis kleinster Verhaltensunterschiede während chemischer Reaktionen. Somit können Wissenschaftler aus dem Verhältnis zwischen Wasserstoff und Deuterium in Wassermolekülen Rückschlüsse über jene Bedingungen ziehen, die vorherrschten, als die entsprechenden Moleküle entstanden. Wassereis interstellarer Herkunft hat deshalb ein vergleichsweise hohes Verhältnis zwischen Deuterium und Wasserstoff, weil es unter sehr niedrigen Temperaturen entstand.


Bislang war jedoch unklar, wie viel dieser Deuterium-Anreicherung durch chemische Prozesse während der Geburt unserer Sonne verloren gingen oder wie viel deuteriumreiches Wassereis das neugeborene Sonnensystem überhaupt selbst produzieren konnte.


In ihren Untersuchungen haben die Wissenschaftler nun eine protoplanetare Scheibe simuliert, in der sämtliches Deuterium im Eis bereits durch chemische Prozesse ausgelöscht wurde, dieses System also wieder gänzlich von vorne damit beginnen musste, über Jahrmillionen hinweg deuteriumhaltiges Eis zu produzieren.


Ziel dieser Simulation war es zu überprüfen, ob auf diese Weise das simulierte System wieder jenes Isotopenverhältnis zwischen Deuterium und Wasserstoff erreichen kann, wie es heute sowohl im Innern von Meteoriten, im Wasser der irdischen Ozeane und der Kometen des Sonnensystems vorhanden ist.


Das Ergebnis war negativ. Ein Großteil des Wassers in unserem eigenen Sonnensystem muss also seinen Ursprung im interstellaren Raum haben und ist damit älter als unsere Sonne selbst.


"Unsere Entdeckung zeigt, dass ein bedeutender Anteil des Wassers in unserem Sonnensystem und damit zugleich die grundlegende Zutat des Lebens selbst, älter ist als unsere Sonne. Zudem legt sie nahe, dass ergiebiges und an organischen Molekülen reichhaltiges Eis auch im Umfeld der meisten anderen jungen Sonnen- und Planetensystem zu finden sein sollte", so Alexander abschließend.


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Quelle: carnegiescience.edu
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