Dienstag, 4. November 2014

Ozeane schon auf junger Erde: Wasser stammt wahrscheinlich von primitiven Meteoriten


Künstlerische Darstellung des frühen Sonnensystems. Die punktierte weiße Linie stellt die sogenannte Schneelinie dar, wie sie das "warme" innere von "kalten" äußeren Sonnensystem trennt. Während sich Wassereis auf Körpern jenseits diese Linie (blau) stabil hält, taut es innerhalb der Linie (braun) und stellt so eine Wasserquelle dar. Für die Art und Weise, wie das Wasser in das innere Sonnensystem gelangte gibt es zwei Szenarien: Entweder gelangten Wassermoleküle auf der Außenseite von Staubkörnern oder mit sogenannten kohligen Chondriten ins innere Sonnensystem, die vom noch jungen Jupiter hier her abgelenkt wurden. In beiden Fällen hätte sich Wasser aber schon innerhalb der ersten 10 Millionen Jahre im inneren Sonnensystem akkretiert. | Copyright: Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution

Woods Hole (USA) - Die Oberfläche unseres Blauen Planet besteht zu 70 Prozent aus Wasser - dem Ursprung der Artenvielfalt des irdischen Lebens. Woher jedoch das Wasser der Ozeane selbst stammt, ist immer noch eine der großen Fragen der Wissenschaft. US-Forscher glauben nun die bisherigen Vorstellung davon, dass das Wasser erst vergleichsweise spät auf die Erde kam, revidieren zu können und sehen primitive Meteoriten als Quelle der Ozeane, die dann schon die früheste Erde bedeckt haben könnten. Die Entdeckung hat gravierende Konsequenzen für unsere Vorstellung von der Entstehung und Verbreitung nicht nur irdischen Lebens.

Wie die Wissenschaftler um Adam Sarafian von der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) aktuell im Fachjournal "Science" (DOI: 10.1126/science.1256717) berichten, sei die Antwort auf die Frage, wann unsere Ozeane entstanden ist die, dass sie eigentlich schon immer existiert haben. Damit widersprechen die Forscher der bisherigen Vorstellung davon, dass unser Planet in Folge der hochenergetischen Prozesse der Planetenentstehung durch das Zusammenballen und die Kollision kleinerer Körper (Akkretion), zunächst als trockener Himmelskörper entstand und dass das Wasser erst viel später von externen Quellen wie Kometen und "feuchten Asteroiden" aus Gas und Eis auf die schon entwickelte Erde gelangte.


"Wenn gewaltige Asteroiden und Meteore kollidieren, bedeutet das ein gewaltiges Potential an Zerstörung", erläutert auch der Mitautor der Studie Horst Marschall, ebenfalls von der WHOI. Einige Forscher behaupten, dass jegliche Wassermoleküle, die während der Planetenentstehung schon vorhanden waren, innerhalb dieser Prozesse entweder verdampft oder ins All katapultiert wurden und dass das heutige Wasser der Ozeane erst hunderte von Millionen Jahren später auf die Erde kam."


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In ihrer Studie haben sich die Forscher nun aber einer anderen potentiellen Wasserquelle gewidmet: kohligen Chondriten. Hierbei handelt es sich um die einfachste Form der bekannten Arten von Meteoriten, deren Mutterkörper schon vor rund 4.6 Milliarden Jahren aus der selben Gas- und Staubwolke entstanden wie unsere Sonne selbst. Lange Zeit also, bevor die Planeten entstanden.

"Diese primitiven Meteoriten stellen eine Probe jenes Materials dar, aus dem unser ganzes Sonnensystem zusammengesetzt ist", erläutert Sune Nielsen, eine weitere WHOI-Autorin der Studie. "Sie beinhalten zudem eine ganze Menge an Wasser und wurden schon zuvor als einer der möglichen Kandidaten für das irdische Wasser diskutiert. (...wir berichteten)."


Um die Quelle des Wassers auf planetaren Körpern des inneren Sonnensystems zu bestimmen, haben die Wissenschaftler nun das Verhältnis zwischen zwei stabilen Wasserstoffisotopen untersucht. Unterschiedliche Regionen des Sonnensystems zeichnen sich durch stark voneinander abweichende Verhältnisse dieser Wasserstoffisotope aus. Den Autoren der Studie war schon zuvor das in den kohligen Chondriten enthaltene Isotopenverhältnis bekannt.


Dieses verglichen die Forscher nun mit dem Ergebnis einer entsprechenden Analyse von Proben des Asteroiden Vesta und damit eines Objekts, dass kristallisierte, als sich die Erde selbst noch in der Phase der Zusammenballung befand; und von dem bekannt ist, dass es einst in der gleichen Region des Sonnensystems entstand, wie unsere Erde.


Objekte wie Vesta, sogenannte Eukrite, entstanden rund 14 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems und beinhalten aus diesem Grund auch eine einzigartige Signatur der ältesten Wasserstoffspeicher im Sonnensystem. All dies macht Objekte wie Vesta zur Idealen Grundlage für eine Bestimmung der Wasserquelle im inneren Sonnensystem zu jener Zeit, als sich die Erde in ihrer wichtigsten Entstehungsphase befand.


Anhand der Analyse unterschiedlicher Proben gelang es den WHOI-Wissenschaftlern nun, das Wasserstoffisotopenverhältnis von eukritischen Meteoriten zu bestimmen.


Die Ergebnisse zeigen, dass Vesta das gleiche Isotopenverhältnis aufweist, wie kohlige Chondriten und die Erde. Gemeinsam mit den Daten einer Analyse der Stickstoffisotope deutet das Ergebnis der Untersuchung nun also auf die kohligen Chondriten als wahrscheinlichste Quelle des irdischen Wassers.


"Unsere Studie zeigt, dass das Wasser auf der Erde sehr wahrscheinlich zur selben Zeit entstand und sich anhäufte wie das Gestein selbst. Unser Planet entstand also schon als feuchter Planet mit Wasser auf seiner Oberfläche", fasst Marschall zusammen.


Obwohl die neuen Ergebnisse nicht ausschließen, dass auch später noch Wassermassen von Kometen und feuchten Asteroiden hinzugefügt wurden, zeigen sie aber auch, dass diese spätere "Ergänzung" nicht notwendig war, da Wasser in seiner heutigen Zusammensetzung als auch in der notwendigen Menge schon fast von Anfang an vorhanden war.


"Eine Konsequenz unseres Ergebnisses ist die, dass Leben auf unserem Planeten schon sehr viel früher entstanden sein könnte", kommentiert Nielsen die Studie abschließend. "Das wir nun wissen, dass das Wasser schon sehr früh ins innere Sonnensystem kam, bedeutet zudem, dass auch die anderen inneren Planeten feucht entstanden sein könnten und dort also von Beginn an Leben entstanden sein könnte, bevor ihre Umgebungen derart lebensfeindlich wurden, wie sie heute ist."


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