Donnerstag, 11. Dezember 2014

Rosetta-Mission: Irdisches Wasser stammt nicht von Kometen wie 67P/Churyumov-Gerasimenko


Gase und Wasserdampf, die aus dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko austreten wurden von dem ROSINA-Instrument analysiert. | Copyright: ESA

Bern (Schweiz) - Die Herkunft des Wassers auf unserem Planeten zählt zu den wichtigsten Fragen rund um die Entstehung der Erde und des irdisches Lebens. Eine der gängigsten Theorien geht davon aus, dass das Wasser mit Kometen und Asteroiden zur Erde kam. Auswertung der Daten des ROSINA-Instruments an Bord der Kometensonde Rosetta haben nun zumindest gezeigt, dass das irdische Wasser zumindest nicht von Kometen wie 67P/Churyumov-Gerasimenko stammt.

Für die Herkunft des irdischen Wassers kommen laut der Kometen-Asteroiden-Theorie drei Möglichkeiten (in zunehmender Entfernung der Sonne) in Frage: Asteroiden aus der Region von Jupiter, Kometen der Oort’schen Wolke, die diesseits von Neptun gebildet wurden, oder Kometen aus dem Kuipergürtel, die jenseits von Neptun gebildet wurden.


Der Schlüssel zum Verständnis der Herkunft des irdischen Wassers liegt in der Bestimmung der Isotopenverhältnisse des Wassers. So können Wissenschaftler anhand des Verhältnisses von Deuterium zu Wasserstoff (dem sogenannten D/H-Verhältnis) bestimmen, an welchem Ort im Sonnensystem ein Objekt entstanden ist. Vergleicht man nun dieses D/H-Verhältnis des irdischen Wassers (1.5 x 10 hoch minus 4) mit demjenigen anderer Objekte ermöglicht dies Rückschlüsse auf die Herkunft unseres Wassers.


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Das von der Universität Bern entwickelte Messinstrument "ROSINA" an Bord der europäischen Rosetta-Sonde hat nun die Zusammensetzung des Wasserdampfs vor Ort auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gemessen und festgestellt, dass sich das Wasser des Kometen deutlich von dem der Erde unterscheidet.

"Das D/H-Verhältnis auf dem Kometen ist mehr als dreimal so hoch wie jenes auf der Erde (5.3 x 10 hoch minus 4). Es gehört zu den höchsten D/H-Verhältnissen, die je gemessen wurden. Damit ist es sehr unwahrscheinlich, dass Kometen wie 67P/Churyumov-Gerasimenko verantwortlich sind für das Wasser auf der Erde", berichten die Wissenschaftler um Kathrin Altwegg, Hauptverantwortliche Projektleiterin des ROSINA-Instruments aktuell im Fachjournal "Science" (DOI: 10.1126/science.1261952).


Schon vor 1986 gelang es den Massenspektrometern an Bord der europäischen Raumsonde "Giotto" zum ersten Mal, das D/H-Verhältnis des Wassers des Kometen Halley - einem Kometen aus der Oort’schen Wolke - zu bestimmen: Das D/H-Verhältnis von Halley war zweimal so hoch wie dasjenige der Erde, woraus die Forscher schon damals ableiteten, dass das irdische Wasser nicht von Kometen der Oort’schen Wolke stammen kann. In den darauf folgenden zwanzig Jahren konnte das D/H-Verhältnis des Wassers von verschiedenen anderen Kometen der Oort’schen Wolke aus der Distanz gemessen werden. Alle zeigten ein ähnliches D/H-Verhältnis wie Halley.


Erst mit Hilfe des ESA-Weltraumteleskops stellten Wissenschaftler dann fest, dass das D/H-Verhältnis des Kometen Hartley 2 - von dem man annimmt an, dass er aus dem Kuipergürtel stammt - sehr nahe an demjenigen der Erde liegt (...wir berichteten).


Erste Nahaufnahmen des Kometen "Hartley 2" | Copyright: NASA | Copyright: NASA/JPL-Caltech/UMD

"Die meisten Modelle über das frühe Sonnensystem nehmen an, dass Kometen aus dem Kuipergürtel ein noch höheres D/H-Verhältnis im Wasser haben als diejenigen aus der Oort’schen Wolke", erläutert die Pressemitteilung der Universität Bern und führt weiter aus: "Objekte aus dem Kuipergürtel sind weiter weg von der Sonne und somit in kälteren Regionen entstanden als Kometen aus der Oort’schen Wolke. Diese kamen ursprünglich aus der sonnennäheren Saturn - Neptun Region und sind erst später an den äußersten Rand des Sonnensystems gewandert."

Aufgrund der neuen Erkenntnisse der Rosetta Mission wird es nun wahrscheinlicher, dass das Wasser auf unserem Planeten von Asteroiden stammt, die näher an der Erdumlaufbahn sind. Es ist aber auch möglich, dass die Erde einen Teil ihres ursprünglich vorhandenen Wassers als Kristallwasser in Mineralen und an den Polen bewahren konnte. "Unsere Erkenntnisse widersprechen auch der Idee, dass alle Kometen der Jupiter-Familie Wasser enthalten, das demjenigen unserer Ozeane entspricht. Diese Himmelskörper wurden möglicherweise über ausgedehntere Regionen gebildet als ursprünglich angenommen, was zu verschiedenen D/H-Verhältnisse im Wasser führte. Unsere Resultate unterstützen also vielmehr Modelle, die Asteroiden als Lieferanten des Wassers auf der Erde haupt- oder teilverantwortlich machen", so Kathrin Altwegg abschließend.


Tatsächlich kamen erst kürzlich US-Forscher anhand einer Analyse des D/H-Verhältnisses in Wasser aus kohligen Chondriten zu der Schlussfolgerung, dass das Wasser erst vergleichsweise spät auf die Erde kam und sehen diese Form primitiver Meteoriten als Quelle der Ozeane, die dann schon die früheste Erde bedeckt haben könnten (...wir berichteten).


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