Altes Wasser im Sonnensystem
Ein Großteil des Wassers auf der Erde und in den Kometen stammt aus dem interstellaren Raum.
Wasser gilt als eine der Grundvoraussetzungen für die Entstehung und die fortdauernde Existenz von Leben. Unser Sonnensystem ist reich an Wasser – von den offenen Ozeanen der Erde über die verborgenen Ozeane der Jupiter- und Saturnmonde bis zu den eisreichen transneptunischen Zwergplaneten und Kometenkernen. Aber auch im interstellaren Raum, insbesondere in Molekülwolken, konnten Astronomen großen Mengen an Wasser nachweisen. Deshalb ist bislang unklar, ob das Wasser im Sonnensystem überwiegend in der protoplanetarischen Scheibe entstanden ist, oder ob es bereits aus der Molekülwolke stammt, in der die Sonne und andere Sterne sich gebildet haben.
Abb.: Eis aus der ursprünglichen Molekülwolke übersteht die Entstehungsphase und wird zum Bestandteil der protoplanetarischen Scheibe. In dieser bilden sich die Planeten, deren Wasser zu einem großen Teil aus dem interstellaren Raum stammt. (Bild: B. Saxton, NSF/AUI/NRAO)
Diese Frage spielt eine wichtige Rolle bei der Einschätzung, wie häufig lebensfreundliche Bedingungen in anderen Planetensystemen auftreten. Hat sich das Wasser im Sonnensystem überwiegend durch lokale chemische Prozesse in der Entstehungsphase der Sonne gebildet, dann könnte die Situation in anderen Planetensystemen völlig anders aussehen: Durch andere Bedingungen könnte es dort viel weniger Wasser und damit nur geringe Chancen für die Entstehung von Leben geben. Stammt das Wasser aber zu einem erheblichen Teil aus der präsolaren Molekülwolke, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass Wasser – zusammen mit präbiotischen Molekülen – auch bei der Entstehung anderer Planetensysteme verfügbar ist.
Das Wasser im Sonnensystem zeigt eine deutliche Anreicherung mit Deuterium, ein Relikt der Entstehung durch chemische Prozesse in einer kühlen Umgebung. Bei dieser kühlen Umgebung könnte es sich aber sowohl um die protoplanetarische Scheibe, als auch um die Molekülwolke gehandelt haben. Conel Alexander von der Carnegie Institution of Washington und seine Kollegen umschiffen nun dieses Dilemma mit einem neuen Modell der Chemie im frühen Sonnensystem. Sie gehen einfach davon aus, dass im Zuge der Entstehung der Proto-Sonne zunächst alles Wasser in der Umgebung zerstört wird. Die Frage, die die Forscher stellen, lautet: Wie stark kann die Deuterium-Anreicherung maximal sein, wenn das Wasser komplett in der protoplanetarischen Scheibe entsteht?
Das Ergebnis ist eindeutig: Es reicht nicht. Der Anteil an Deuterium in Meteoriten, Kometen und auch in den irdischen Ozeanen ist deutlich größer, als das, was ein solches Modell hergibt. Etwa 30 bis 50 Prozent des Wassers auf der Erde und sogar 60 bis 100 Prozent des Wassers in Kometen müssen danach ihren Ursprung bereits in der Molekülwolke haben, aus der das Sonnensystem entstanden ist. „Wenn unser Sonnensystem typisch ist“, so schließen die Forscher, „bedeutet das auch, dass die lebenswichtige Zutat Wasser für alle jungen Planetensysteme zur Verfügung steht.“
Rainer Kayser
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