Als die Erde entstand, war es zu heiß für Wasser. Aber woher kam sie dann? Zwei neue Studien zeigen, wie Jupiter eine Rolle spielte.
Die Menschheit existiert, weil es eine echte Explosion gab. Und mehr als einmal. Während der Geburtsstunden des Sonnensystems bildeten Staubpartikel zuerst kleine Stücke und dann große Asteroiden. Massive Körper verschmolzen ständig miteinander und verschmolzen zu einem neuen Körper. Am Ende blieben nur wenige planetare Trümmer übrig, die sich allmählich um die Sonne bahnten. So erschien die Erde vor 4,5 Milliarden Jahren.
Diese Theorie des Ursprungs der Erde ist ein wissenschaftlicher Kompromiss. Nur beantwortet er nicht alle Fragen. Woher kam Wasser auf dem blauen Planeten? Immerhin sind sich die Forscher einig, dass die Erde bei ihrer Entstehung zu heiß für Wassermoleküle war. Es gibt verschiedene Theorien über seine Ursprünge.
Zwei relevante Studien fördern gleichzeitig eine der neuesten Theorien, nach denen Jupiter eine führende Rolle spielte. Wasser und andere flüssige Substanzen wurden auf die Erde gebracht, nicht so, wie sie es früher gedacht hatten, zu einem späteren Zeitpunkt mit Hilfe von Kometen und Asteroiden und bereits in der ersten Phase der Entstehung des Planeten.
Am Anfang war eine Hitze
Als das kosmische Bombardement stattfand, war die Temperatur im Sonnensystem so hoch, dass Wasser nur in Form von Gas existierte. Aber die jungen, ungeformten Planeten konnten dieses Gas nicht akzeptieren. Stattdessen trug es ein starker Sonnenwind in die Tiefen des Weltraums. Erst später kehrte die lebenswichtige chemische Verbindung H20 aus dem äußeren, kalten Sonnensystem zurück. Wann? Und wie?
Untersuchungen der Wissenschaftler Mario Fischer-Gödde und Thorsten Kleine von der Universität Münster zeigen, dass die seltsame Bewegung des Planeten Jupiter während der ersten Millionen Jahre des Sonnensystems Wasser auf die Erde zurückbrachte. Diese Daten widersprechen der weit verbreiteten Theorie, wonach Wasser erst in der letzten Phase des Erdursprungs vor 4,4 bis 3,9 Milliarden Jahren mit Hilfe von Meteoriten und Asteroiden auf die Erde gelangte. Ihr Hauptargument ist das seltene Element Ruthenium.
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Das Material hat besondere Eigenschaften. Es bewegt sich in Richtung Eisen, siderophil, wie die Forscher sagen, und sank daher in den frühen Stadien der Entstehung des Planeten größtenteils in den Kern, der Eisen enthält. Ruthenium kommt aber auch in den Schichten der Erdkruste und des Erdmantels vor. Ideal für Fischer-Gedde und Kleine, weil sie so wissen, was sie über die jüngste Geschichte der Erde erzählen sollen.
Wandernder Jupiter
Terrestrisches Ruthenium hat eine spezifische Zusammensetzung. Es besteht aus Atomen mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen und Isotopen und besitzt somit eine Art chemischen Fingerabdruck, den das Team mit Ruthenium junger Meteoriten vergleichen könnte.
Abhängig von der Herkunft der Meteoriten, die Überreste des jungen Sonnensystems sind, unterscheidet sich auch die Zusammensetzung ihres Rutheniums. Kometen, die Wasser aus dem äußeren Sonnensystem enthalten, haben einen anderen Fingerabdruck als trockene Meteoriten aus dem inneren Sonnensystem. Der Ursprung des Mantels aus der letzten Phase der Entstehung der Erde kann dadurch erklärt werden.
Die Ergebnisse der Fischer-Gedde-Studie zeigen, dass der Mantel von Meteoriten aus der Enstatit-Chondrit-Familie stammt. Wasserreiche Objekte aus dem äußeren Sonnensystem scheinen nicht zusammengebrochen zu sein.
„Da wir ausschließen können, dass das Wasser mit den Meteoriten auf die Erde gekommen ist, ist es kurz zuvor passiert“, sagt Torsten Kleine. Seine Forschung untermauert das erst vor wenigen Jahren etablierte Modell „Big Pivot“.
In Übereinstimmung mit diesem Modell driftete der junge Jupiter aufgrund der Wirkung der Gashülle des Planeten in Richtung des inneren Sonnensystems. Als Saturn später auftauchte, wurde er wieder nach außen in die heutige Umlaufbahn gezogen. Während der Gasriese auf dem Rückweg felsiges Material in Richtung Sonne schob, warf er Meteoriten und Wasser vom äußeren Sonnensystem auf die Erde. „Dies brachte irgendwann viele wasserhaltige Meteore auf die Erde“, sagt Kleine. Und dies geschah ziemlich früh in der Geschichte der Erde.
Wasserlose Meteoriten prägten die Erde
Eine weitere Studie von Nicholas Daufas von der University of Chicago unterstützte die Forscher in ihrer Theorie. Der amerikanische Forscher wandte sich auch der Idee von Ruthenium zu und wandte sie gleichzeitig auf mehrere Elemente an. Alle von ihnen erscheinen sowohl auf der Erde als auch in Meteoriten. Im Gegensatz zu deutschen Wissenschaftlern testete er seine Annahmen nicht an realen kosmischen Elementen, sondern entwickelte auf der Grundlage der verfügbaren Forschung ein mathematisches Modell über die Herkunft von terrestrischem Material. Demnach ist die Erde in zwei Phasen entstanden. In der ersten Phase wurde das Baumaterial von einigen wasserreichen Meteoriten aus dem äußeren Sonnensystem - etwa einem Zehntel der damaligen Erdmasse - und wasserfreien Enstatit-Chondriten gebildet. In der zweiten Phase gab es keine wasserreichen Meteoriten mehr, nur Enstatit-Chondriten wurden zur Erde geschickt.
Keine Daten zu Kometen
Das Problem ist, dass alle Wissenschaftler nur Meteoriten untersuchten, dh Himmelskörper, die auf die Erde fielen. „Wir gehen davon aus, dass das Verhältnis der Rutheniumisotope weniger mit dem Verhältnis zur Erde übereinstimmt, je weiter die Kometen von der Sonne entfernt sind“, sagt Kleine. "Daher schließen wir äußere Himmelskörper als Wasserträger in der letzten Phase der Entstehung der Erde aus." Wenn es entgegen den Erwartungen Kometen außerhalb des Sonnensystems gibt, die dieselben Rutheniumisotope wie die Erde haben, funktioniert dieses Modell nicht mehr.
Was fehlt, um das Rätsel der Wasserquelle der Erde zu lösen, sind zuverlässige Daten über solche Himmelskörper. Sie können von Kometenexpeditionen bereitgestellt werden. Da die Rosetta-Mission der Europäischen Weltraumorganisation noch nicht genügend Daten zur Verfügung gestellt hat, setzen Forscher auf zukünftige Projekte. Eine offizielle Entscheidung über eine solche Mission wurde jedoch noch nicht getroffen.
Tobias Landwehr