Wie kam das Wasser auf die Erde? Meteoriten geben Aufschluss
Die anderen Planeten unseres Sonnensystems besitzen kein flüssiges Wasser. Warum ist das so und warum ist das bei der Erde anders? Meteoriten liefern die Antwort.
Zweidrittel der Erde sind mit Wasser bedeckt, doch woher kommt das?
Foto: Panthermedia.net/TsuneoMP
Haben Sie sich schon einmal überlegt, wie das Wasser auf die Erde kam, während es auf den anderen Planeten unseres Sonnensystems nicht in flüssiger Form vorhanden ist? Sind die chemischen Grundlagen dafür auf der Erde entstanden oder ist das Wasser aus dem All zu uns gekommen? Die Diskussionen darüber sind wieder einmal im vollen Gange. Befeuert auch durch einen aktuellen Forschungsbericht aus England. Dort ist am 28. Februar 2021 im kleinen Städtchen Witchcombe ein etwa 500 Gramm schwerer Meteorit eingeschlagen, der Wasser enthalten hat, wie Untersuchungen ergeben haben.
Zwei Drittel der Erde sind mit Wasser bedeckt
Unsere Erde ist zu zwei Dritteln mit Wasser bedeckt – riesigen Ozeanen stehen kleine Landmassen gegenüber. Damit hat unser Planet ein Alleinstellungsmerkmal, weder auf Mars noch auf dem Merkur, weder auf der Venus noch auf dem Jupiter gibt es Wasser – zumindest nicht in flüssiger Form. Entweder haben die Planeten nicht genügend Schwerkraft, um eine Atmosphäre festzuhalten (Merkur) oder es ist dort zu kalt (Mars) oder zu heiß (Venus).
Auf der Erde ist das anders, allerdings gab es nicht seit Anfang an dort Wasser. Zunächst war sie ein glühender heißer Klumpen, wie die anderen Planeten auch. Durch die Schwerkraft, die in alle Richtungen gleich stark wirkt, formte sie sich zu einer Kugel. Und das Wasser? Wissenschaftler vermuten, dass es von Kometen stammt. Diese Gebilde aus Staub und Eis stammten ursprünglich aus dem Rande des Sonnensystems, einige gerieten aber auch in das innere Sonnensystem und wurden Bestandteil der frisch entstehenden Erde. Da es dort anfangs noch zu heiß war, verdampfte das Eis und gelangte in die Atmosphäre.
Erst als sich die Erde langsam abkühlte, wurde aus dem Dampf aus der Atmosphäre, Wasser auf der Erde. Die Forschung vermutet, dass es einige zehntausend Jahre sturzbachartig geregnet haben muss, damit die riesigen Ozeane entstehen konnten. An manchen Stellen staute sich das Wasser bis zu zehn Kilometer hoch. Ähnliches ist auch auf den anderen Planeten passiert, nur konnte sich aus den oben genannten Gründen kein flüssiges Wasser auf ihnen sammeln. Und so kam es, wie es kommen musste: Auf der Erde entwickelte sich Leben in Form von Pflanzen, Tieren oder Menschen, während es auf den anderen Planeten unseres Sonnensystems karg und unwirtlich blieb.
Wie der Witchcombe-Meteorit bei der Forschung hilft
Am 22. Februar 2021 um etwa 22 Uhr stürzte eine Feuerkugel in Richtung Erde und schlug in eine Einfahrt im englischen Städtchen Witchcombe ein. Aufgezeichnet von 16 speziellen Meteoriten-Kameras sowie rund 1000 Handykameras dokumentiert. Die Bewohner der Stadt rannten sofort auf die Straße, zogen sich Handschuhe über und sammelten feine Gesteinssplitter ein. Zum Glück konnte noch genug Material für die Wissenschaft geborgen werden.
„Kleine Fragmente lagen überall im Garten herum, im Nachbargarten und bis auf die Straße hinaus. Und nach nur zwölf Stunden war das Material bereits gesichert.“ (Ashley King, Planetenforscher)
So setzte sofort eine Suche der britischen Planetenforschungsgemeinschaft ein, die tatsächlich noch weitere Funde zu vermelden hat. Am 6.März 2021 wurde das größte Stück des Meteoriten auf einem Acker in der Nähe von Winchcombe gefunden. Der schmelzverkrustete Stein ist 152,0 Gramm schwer, insgesamt wurden 531,5 Gramm Meteoritengestein gefunden. Da der Meteorit kurz nach der Landung geborgen wurde, bietet er eine nahezu unverfälschte Aufzeichnung der Zusammensetzung von Asteroiden.
Die folgenden Untersuchungen haben nun ergeben, dass der Winchombe-Meteorit reichlich hydratisierte Silikate enthält. Diese sind durch Flüssigkeit-Gesteins-Reaktionen entstanden, ebenso durch kohlen- und stickstoffhaltige organische Stoffe. Die nahezu reine Wasserstoff-Isotopen-Zusammensetzung ist mit der irdischen Atmosphäre vergleichbar. Das gilt als weiterer Beweis, dass flüchtige, kohlenstoffhaltige Asteroiden eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Wassers auf der Erde gespielt haben.
Die Anfänge der Erde
Das Alter der Erde wird auf rund 4,5 Milliarden Jahre datiert, damals verdichteten sich Kometen, Gas und Staub zu einem brodelnden Magmaklumpen, wie wir ihn bereits beschrieben haben. Durch die eigene Schwerkraft wurden die Einzelteile stark zusammengepresst, so dass sie einem starken Druck ausgesetzt waren. Im Erdmittelpunkt war dieser Druck am stärksten, dort wurde das Gestein besonders stark aufgeheizt und sorgte dafür, dass selbst an der Oberfläche nichts erstarrte.
Über mehrere hundert Millionen Jahre kühlte sich auch die Erdoberfläche nicht so stark ab, dass sich dort die Ozeane bilden konnte. Den Grund dafür liefert der Mond: Dort sind noch heute zahlreiche Krater zu sehen, die durch Meteoriten-Einschläge entstanden sind. Gleiches wird für die Erde vermutet. Je größer die Brocken, desto heftiger die Einschläge. Schon Brocken von einigen hundert Tonnen können Explosionen von der Stärke einer Atombombe verursachen. Erst als die Gesteinseinschläge aus dem All abnahmen, beruhigte sich die Erde allmählich und die Oberfläche verfestigte sich. So konnte der Wasserdampf aus der Atmosphäre abregnen.
Heute schlagen nur noch selten Meteoriten in die Erde ein. Die meisten sind so klein, dass sie auf dem Weg durch die Luft vollständig verglühen. Sind sie etwas größer, verdampfen sie nicht ganz und erreichen den Erdboden. Sind sie nur wenige Zentimeter klein, hinterlassen sie höchstens eine Delle im Autodach, es geht aber auch anders. Der größte bekannte Meteorit hatte einen Durchmesser von mehreren Kilometer und hinterließ einen Krater von 180 Kilometern Durchmesser. Der dabei entstehende Staub verdunkelte die Sonne für mehrere hundert Jahre. Die Auswirkungen waren global zu spüren, viele Pflanzen und Tiere starben. Es war das Ende der Dinosaurier.
Materialien aus Weltraummissionen untermauern die Annahmen
Dass das Wasser auf der Erde aus dem All stammt, wird auch durch diverse Weltraummissionen untermauert, bei denen Materialien von Asteroiden gesammelt wurden. Erst kürzlich haben die Missionen Hayabusa 2 der japanischen JAXA sowie Osiris-Rex der NASA Oberflächen der kohlenstoffhaltigen erdnahen Asteroiden Ryugu beziehungsweise Bennu beprobt. Beide Asteroiden haben eine komplexe Umlaufgeschichte hinter sich, sie wurden möglicherweise während ihrer Reise vom äußeren Sonnensystem auf ihre jetzige Position verändert.
Laboranalysen haben ergeben, dass die Zusammensetzung des Witchcombe-Meteoriten vergleichbar ist mit den Materialien aus dem All. Im Fall von Ryugu zeigte sich zudem, dass die Proben organische Moleküle sowie Aminosäuren enthielten. Besonders die Aminosäuren sind hier von besonderem Interesse, da sie die fundamentalen Bausteine unseres Lebens sind. Es kann daher gut sein, dass die Meteoriten und Asteroiden nicht nur Wasser, sondern auch Leben auf unsere Erde brachten.
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