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Vom Ursprung des Wassers

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 23.08.2007 14:40

Die Erde ist vor allem ein Wasserplanet. Rund drei Viertel ihrer Oberfläche sind von Ozeanen bedeckt, die im Durchschnitt 3800 Meter tief sind. Das meiste davon stammt gar nicht von der Erde selbst, sondern wurde von Asteroiden und Kometen in der Frühzeit zugeliefert.

Um die junge Sonne kondensiert eine Materiescheibe aus Gas und Staub. Die Staubkörnchen treffen aufeinander, bleiben kleben, wachsen. Haben sie die Größe eines Basketballs erreicht, beginnen sie aktiv andere Körper aus ihrer Umgebung anzuziehen. Jetzt wachsen sie schneller und schneller, eine Art kosmisches Billard beginnt. Stießen zwei Körper mit der richtigen Geschwindigkeit zusammen, blieben sie aneinander haften und wuchsen weiter. Waren sie bei einer Kollision zu schnell, zerbrachen sie, und der Schutt bekam mit anderen Zufallsbruchstücken eine neue Chance. Waren zwei Kontrahenten zu langsam, spielten sie kosmisches Billard, und der Leichtere wurde vom Gewichtigeren auf neue Bahnen geschubst, wo er dann wieder auf andere Brocken traf und dabei für eine gewisse Durchmischung der protoplanetaren Scheibe sorgte.

Das Nebeneinander von Vulkanen und Ozeanen war typisch für die frühe Erde. Foto: USGS

Ob es auf einem Planeten überhaupt einmal Leben geben kann, hängt von seiner Position in der protoplanetaren Scheibe ab, erstens wegen des Baumaterials und zweitens wegen der Wärmeversorgung durch die Sonne. Die Erde ballte sich in der Ökosphäre zusammen, in der Zone, in der es flüssiges Wasser gibt. Wassermoleküle sind in einer protoplanetaren Scheibe sehr häufig. Wasser, sei es als Dampf oder als Eis, kommt in immensen Massen vor, es wird von den Staubkörnern regelrecht aufgesogen und gehört so zum Rohmaterial der Planeten. Nahe der Sonne gibt es in einer protoplanetaren Scheibe allerdings fast nur Oxide von Eisen, Silizium, Magnesium, Aluminium und zahllosen anderen Metallen. Weiter draußen wird es dann kühler, und dort sammeln sich die leicht verdampfenden Komponenten wie Wasser oder Kohlenmonoxid an.

Wasser oder Wassereis könnte durchaus schon Teil des lokalen Baustoffs der Erde gewesen sein. Aber das Gros an Wasser und leichtflüchtigen Elementen dürfte von "Querschlägern" angeliefert worden sein, durch Planetenkeime aus dem Asteroidengürtel, der weiter draußen liegt. Diese Planetesimale waren reich an Wasser, Stickstoff- und Kohlenstoffverbindungen. Es war die Schwerkraft der früh entstandenen Gasriesen, die sie beim Planetenbillard ins innere Sonnensystem schoss, wo die heranwachsenden Steinplaneten ihre Chance nutzten und sich die Lieferungen direkt einverleibten. Durch ihre Anziehungskraft beschleunigten sie die anfliegenden Planetesimale so stark, dass sie bei ihrem Aufprall ganz oder zumindest zum größten Teil verdampften. Aber die Erde war bereits so groß gewachsen, dass sie den Dampf an sich "fesseln" konnte, der dann später wieder kondensierte. So bekam sie das Material für die Atmosphäre und die Ozeane quasi frei Haus geliefert.

Daran scheint auch ein Großereignis nichts grundlegend geändert zu haben, das die Erde vor etwas mehr als viereinhalb Milliarden Jahren traf: die Kollision mit Theia, einem marsgroßen Planeten, der sich wahrscheinlich in unmittelbarer Nachbarschaft gebildet hat. Beide rasten mit 39.000 Stundenkilometern ineinander. Die Wucht des Einschlags zerschmetterte Theia, zerrüttete aber auch die Erde zutiefst. Gestein verdampfte. Magma spritzte in feurigen Fontänen bis in den Weltraum hinauf, Aschen und Staub wurden hochgeschleudert. Ein Ring aus Trümmern entstand um die Erde, die damals ausgesehen haben muss wie heute Saturn. Aus den Trümmern bildete sich der Mond. Zwar wird die Erde damals viel Wasser verloren haben, aber anscheinend keineswegs alles. Außerdem trafen nachher immer noch Wasserträger in Form von Asteroiden ein.

Es gibt neben dem lokalen Anteil und den Asteroiden aus der Nähe Jupiters noch eine zweite möglich Quelle: die Kometen. Das innere Sonnensystem wurde vor 3,9 Milliarden Jahren vom "Großen Kosmischen Bombardement" getroffen. Damals schlugen Kometen, die auf langen Bahnen um die Sonne flogen, auf Mars, Erde, Mond, Venus, Merkur und Sonne ein. Weil aber Kometen im Grunde nichts anderes sind als schmutzige Schneebälle, wären sie ideal, weil sie auch noch diverse organische Verbindungen als Bausteine für die Entstehung des Lebens mitgebracht hätte. Dummerweise geben alle Kometen, die bisher untersucht worden sind, keine guten Fürsprecher für diese Theorie ab. Isotopenchemische Untersuchungen legen nahe, dass nur ein kleiner unserer Ozeane von den Kometen angeliefert worden ist.