Woher kam das Wasser der Erde? Forscher liefern eine interessante Erklärung – Wissenschaft und Gesundheit

Seit Anbeginn der Geschichte haben die Menschen mit Bewunderung in den Himmel geschaut. Die frühen Bewohner der britischen Inseln haben enorme Anstrengungen unternommen, um Stonehenge zu bauen, wobei die Luken so eingestellt sind, dass sie sowohl am längsten als auch am kürzesten Tag des Jahres die Sonnenstrahlen einfangen. Tausende Kilometer östlich verehrten die alten Ägypter ihre Hauptgottheit Amun-Ra und errichteten in Karnak eine beeindruckende Tempelgruppe, die auch am längsten Tag des Jahres der Sonne zugewandt ist.

Man kann die große Bedeutung verstehen, die Menschen dieser Generationen der Sonne zuschreiben, die Licht und Wärme (Strahlung) spendet und ohne die das Leben nicht möglich wäre. Laut neuer Forschung hat die Sonne trotz ihrer offensichtlichen Verbindung mit sengender Hitze auch eine Schlüsselrolle bei der Schaffung einer weiteren wesentlichen Komponente gespielt, ohne die das Leben auf der Erde nicht möglich wäre – Wasser.

Wasser bedeckt den größten Teil der Erdoberfläche und sogar einige ihrer Tiefen – es wird geschätzt, dass der Kern und die Kruste des Planeten mindestens eine kleine Menge Ozeanwasser enthalten. Woher kam das Wasser? Trotz vieler Versuche, die Frage zu beantworten, bleibt sie ein Rätsel.

Wasser besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Wasserstoff hat zwei stabile Isotope – das übliche H (Protium)-Isotop, dessen Kern aus einem Proton besteht, und das seltene D (Deuterium)-Isotop, dessen Kern ein Proton, ein Neutron und das doppelte Gewicht des H-Isotops enthält. Wasser auf der Erdoberfläche, das Isotop D kommt einmal für alle 156 Millionen H-Isotope vor. Wasser mit einem höheren Prozentsatz wird als stark isotopensignatur und Wasser mit einem niedrigeren Prozentsatz als schwache Isotopensignatur angesehen. Dies hilft uns, den Beitrag verschiedener Wasserquellen auf der Erde zu beurteilen.

Nach einer Theorie über die Entstehung des Erdwassers entstand es hier, nachdem wasserreiche Kometen mit dem Planeten kollidierten. Es stellt sich jedoch heraus, dass das Verhältnis der Isotope im Wasser in Kometen ganz anders ist als das Verhältnis des Wassers auf der Erde – was bedeutet, dass es nicht die Hauptwasserquelle auf unserem Planeten sein kann.

Die zweite und am weitesten verbreitete Theorie besagt, dass Wasser in den letzten Stadien der Planetenakkretion durch Kollisionen mit Asteroiden vom Typ C. Diese Asteroiden, die etwa 75 Prozent aller bekannten Asteroiden ausmachen, relativ große Mengen an Kohlenstoff enthalten . Es ist auch bekannt, dass sie relativ große Mengen an Wasser enthalten. Aber Isotopenmessungen haben gezeigt, dass das Wasser in Asteroiden vom Typ C schwerer ist als das Wasser auf der Erde, was uns wiederum wenig Erklärung für die Quelle des leichteren Wassers gibt.

Nun vermuten Forscher der University of Glasgow in Schottland und der Curtin University in Australien, dass die wahrscheinliche Quelle des leichten Wassers ein seltener Asteroidentyp vom S-Typ ist, der Silikat-Gesteinsmineralien enthält. Diese Asteroiden enthalten kein natürliches Wasser, aber Forscher weisen darauf hin, dass es eine Wechselwirkung zwischen den Staubkörnern auf ihnen und Sonnenwind Seit der Entstehung des Sonnensystems ist in Asteroiden vom Typ S leichtes Wasser entstanden, das sich während der Erdansammlung mit anderen Wasserquellen vermischte. Später in der Erdgeschichte machte dieser Prozess Leben möglich. Die Ergebnisse der Studie wurden unter dem Titel „Beiträge des Sonnenwinds zu den Ozeanen der Erde“ veröffentlicht. Diese Woche in der Naturastronomie.

Der Sonnenwind besteht aus Wasserstoffmolekülen, die von der Sonnenkorona mit einer Temperatur von etwa zwei Millionen Grad Celsius schnell entladen wurden. In einem Experiment der Forscher analysierten sie einzelne Atome aus kleinen Proben eines S-Typ-Asteroiden namens Itokawa, der 2005 von einer japanischen Raumsonde erworben wurde und 2010 zur Erde zurückkehrte. Sie beschossen Staubkörner mit einer Sonnenstrahlung ähnlich der Sonne Wind, der damals wehte und das Sonnensystem bildete.

Mithilfe fortschrittlicher Bildgebungsgeräte konnten sie die äußeren 50 Nanometer der Oberfläche der Itokawa-Staubkörner genauer untersuchen. (Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter.) Sie fanden heraus, dass sich dort Wasser in Mengen von etwa 20 Litern pro Kubikmeter Gestein bildete. Eine Isotopenanalyse von Wasser zeigte, dass es sehr leicht ist.

Wenn schweres Wasser von Typ-C-Asteroiden eine wichtige Wasserquelle auf der Erdoberfläche sei, wie er postulierte, müssten die Forscher es durch große Mengen leichteren Wassers ersetzen. Nach ihren Schätzungen sind 52 bis 76 Prozent des Wassers auf der Erde Leichtwasser. Es könnte das Ergebnis der Wechselwirkung sein, die durch den Sonnenwind und S-Typ-Asteroiden erzeugt wird.

Professor Boaz Lazar, ein Geochemiker von der Hebräischen Universität Jerusalem, bemerkte, dass „der Artikel ein Experiment beschreibt, in dem ich den Prozess bestimmt habe, durch den leichtes Wasser auf Asteroiden vom Typ S gebildet wird.“ „Die Forscher zeigten, dass es eine Möglichkeit gibt, durch Reaktion mit dem vom Sonnenwind geladenen Wasserstoff eine große Menge sehr leichtes Wasser auf die Außenhaut von Silikatpartikeln zu bringen.“

Lazar sagte, dass diese Entdeckung zur anhaltenden Suche nach den Ursprüngen von leichtem Wasser auf der Erdoberfläche beiträgt, aber zu diesem Zeitpunkt liefert sie keinen schlüssigen Beweis dafür, dass eine große Menge Wasser von Asteroiden vom Typ S die Erde erreicht hat.

Die Autoren des Artikels, darunter die Hauptautoren Luke Daly, Martin R. Lee und Lydia J. Hallis, sagten, dass ihre Entdeckung über die Erklärung der Wasserquelle auf der Erde hinaus Auswirkungen auf die Weltraumforschung haben könnte. Eines der Haupthindernisse für Langstrecken-Weltraumreisen ist die Wasserversorgung der Astronauten. Die Forscher vermuten, dass die gleichen Prozesse, die die Bildung von Wasser auf Itokawa ermöglichten, auch auf anderen luftleeren Himmelskörpern wie dem Mond Wasser erzeugten. Dies wird es Astronauten ermöglichen, an solchen Orten große Mengen Wasser aus Staub zu sammeln.