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Astrophysik:Wasser auf der Erde soll älter als die Sonne sein

Wie entstand das Wasser der Erde? Astrophysiker präsentieren eine gewagte Indizienkette. Demnach sind die H₂O-Moleküle älter als das Sonnensystem. Das heißt auch: Wasser wäre im Universum verbreiteter als gedacht.

Im Meer, in der Badewanne, in der Trinkflasche, überall schwappt es. Ohne Wasser gäbe es kein Leben. Aber wie entstand diese Grundlage allen Daseins? Aus Sicht von Astronomen ist diese Frage bestenfalls teilweise beantwortet. Himmelsforscher vermuten, dass in früher Urzeit massenhaft Wasser in Form von Kometen und Asteroiden auf die Erde prasselte. Die aus Staub, Gas und gefrorenem Wasser geformten kosmischen Geschosse rasten in großer Zahl durch das junge Sonnensystem. Aber woher kam das in ihnen enthaltene Wasser, das vor mehr als vier Milliarden Jahren seinen Weg auf die Erde fand?

In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Science präsentiert ein Forscherteam eine kuriose Antwort: Ein Teil des Wassers, das heute die Weltmeere füllt, sei bereits Millionen Jahre vor der Sonne und der Erde entstanden, schreibt das Team um Ilsedore Cleeves von der Universität Michigan. Demnach war das Molekül des Lebens einst Bestandteil einer riesigen interstellaren Wolke aus Gas und Staub.

Stockfinster und minus 263 Grad kalt war dieser kosmische Dunst. Vor allem Wasserstoff- und Heliummoleküle tummelten sich darin, vereinzelt auch Staubkörnchen. Die interstellare Wolke erstreckte sich über Lichtjahre und war wohl Tausend Mal so schwer wie die Sonne. Mit der Zeit bildeten die Staubkörner und Gasmoleküle kleine Klumpen, die immer mehr Materie anzogen. Aus einem solchen Klumpen formte sich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren unsere Sonne. Dabei war der junge Protostern anfangs noch umgeben von einer rotierenden Staubscheibe, aus der sich nach und nach die Planeten schälten.

Ein großer Teil des Wassers muss älter sein als die Sonne

In der Nähe der jungen Sonne war es jedoch zu heiß, als dass sich Wassermoleküle in den umgebenden Staub hätten mischen können, aus dem auch die Erde entstand. Nur weit jenseits der heutigen Umlaufbahn des Mars war es so kalt, vermuten Astronomen, dass sich Wassereis bilden konnte. Fernab der Sonne formten sich schließlich wasserhaltige Asteroiden sowie massenhaft Kometen, die wie stattliche Schneebälle der Sonnenwärme so weit widerstehen konnten, dass sie in den folgenden Jahrmillionen die Erde erreichten, und Wasser auf die bis dahin staubtrockene Welt brachten.

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Was heute als Brecher an die Küsten klatscht, stammt aus den Tiefen des Weltalls: In grauer Vorzeit erreichte Wasser mit Kometen die Erde.

(Foto: Philippe Huguen/AFP)

Doch wo hat nun das Eis der Kometen seinen Ursprung? War es bereits existent, als die ursprüngliche Staubwolke noch nicht zu Sternen und Planeten verklumpt war? Die in Science veröffentlichte Studie zeigt anhand von Computersimulationen, dass physikalische Prozesse in der späteren protoplanetaren Staubscheibe nicht das gesamte Wasser erzeugt haben können, das es heute im Sonnensystem gibt. Zwischen sieben und 50 Prozent des Wassers müssen daher älter sein als unsere Sonne, argumentieren die Autoren.

Wassermoleküle bilden sich im Weltall, wenn Sauerstoff auf Wasserstoff trifft. Da Wasserstoff aber in der Regel als Molekül aus zwei Atomen vorkommt, braucht es Energie, um die Molekülbindung des Wasserstoffs zu knacken, erläutert Tim Harries von der Universität Exeter, Co-Autor der Studie. Dafür käme vor allem die im Kosmos allgegenwärtige Strahlung hochenergetischer Teilchen infrage. Diese Partikel könnten jedoch kaum ins Innere der bereits verdickten Staubscheibe eindringen, sagt Harries, weshalb sich dort nur vergleichsweise wenige Wassermoleküle bilden konnten. Folglich müsse das Wasser deutlich früher entstanden sein.

Der Planetenforscher Mario Trieloff von der Universität Heidelberg hält diese Theorie für "durchaus wahrscheinlich". Abschließend sei die Frage aus seiner Sicht aber noch nicht geklärt. Unter anderem, weil es schwierig sei, Staubscheiben um junge Sterne zu simulieren. Studienautor Tim Harries sieht hingegen die Hoffnung vieler Astronomen bestätigt: Wenn sich Wasser bereits in der ursprünglichen, riesigen Gaswolke gebildet hat, aus der Hunderte Sonnen hervorgingen, müsste das Molekül des Lebens in vielen weiteren Sternsystemen in erheblicher Menge vorhanden sein. Womöglich füllen auch dort Lebewesen Trinkflaschen und Badewannen.

© SZ vom 26.09.2014

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