Ohne Wasser kein Leben, das ist eine Binsenwahrheit. Aber wie kam das Wasser auf die Erde, diese Frage beschäftigt die Geophysiker und Geochemiker weltweit; neue Theorien aus der Urzeit der Erdentstehung machen die Runde, beteiligt sind auch Forscherinnen und Forscher der ETH Zürich.
Rund vier Milliarden Jahre zurückdenken müssen wir, um der Quelle des irdischen Lebenselixiers näher zu kommen. Die Proto-Erde – ein Körper aus flüssigem Magma, geheizt durch Radioaktiviät und laufend Kollisionen mit anderen Himmelskörpern ausgesetzt – kühlte sich langsam ab, es bildete sich ein Gesteinsmantel und die Gase, die aus dieser irdischen Mondlandschaft austraten, formten die Atmosphäre, vorwiegend Wasserdampf. Der fiel als Regen wiederum zur Erde, als deren Temperatur irgendwann unter dem Siedepunkt lag. Vorzustellen ist, dass es jahrtausendelang sträzte, schüttete, regnete, sich aus dieser ersten Sintflut nach und nach die Meere bildeten: der blaue Planet war geboren, Leben konnte entstehen.
„Blue Marble“, die während des Fluges von Apollo 17 zum Mond am 7. Dezember 1972 entstandene Fotoaufnahme von der Erde.
Aber damit ist die Frage, woher denn dieses Wasser kam, noch nicht geklärt, ebensowenig warum andere erdähnliche Planeten im inneren Sonnensystem viel, viel weniger davon enthalten. Bei der Bildung der Erde – daran zweifelt die Forschung nicht – war es trocken, das Wasser musste also aus dem äusseren Sonnensystem stammen. Zunächst vermutete die Forschung, dass Kometen das Wasser auf den mehr oder minder fertig geformten Erdkörper brachten. Doch in jüngerer Zeit gilt diese Theorie als weniger wahrscheinlich, weil das in Kometen gefundene Wasser, genauer der schwere Wasserstoff, mit dem irdischen Wasser eher wenig übereinstimmt.
Splitter «Matterhorn» vom Kohligen Chondrit HaH 280; CK4. Oxnzeam – CC BY-SA 3.0, commons.wikimedia.org
Als Wasserträger infrage kommen vielmehr Meteoriten aus dem Asteroiden-Gürtel, die auf die Erde trafen. Dass sie Eis enthalten, ist schon länger nachgewiesen. Die Erdwissenschafterin Maria Schönbächler von der ETH Zürich hat Gesteinsproben aus Vulkangebieten untersucht, ihr Fokus lag auf Relikten aus der Entstehungszeit der Erdkruste. Anhand von Silber-Isotopen hat sie festgestellt, dass die Proben aus dem Erdmantel fast identisch sind mit einer Art Meteoriten, den so genannten Kohligen Chondriten. Als die Erde genug Masse und damit Schwerkraft besass, konnte der Körper auch flüchtige Materialien an sich binden, nötige Voraussetzung für das Aufnehmen von Wasser: «Am Ende verleibte sich die Erde Körper ein,» hält Schönbächler fest, «die reich an volatilen Substanzen waren, sehr wahrscheinlich auch reich an Wasser.» Sie hat Chondriten gefunden, deren Wassergehalt bei rund zehn Prozent liegt.
Animation, die die Entstehung des Mondes durch eine Kollision zwischen der Erde und Theia als L4-Trojaner in ihrer Relativbewegung illustriert. Theia bewegt sich während eines Sonnenumlaufs zeitweise langsamer und manchmal schneller als die Erde, was letztlich zu einer steten Annäherung führt. Sicht auf den Nordpol. Commons.Wikimedia.org
Ihr Forschungsergebnis hat die ETH im Rahmen der Focus-Terra-Ausstellung über das Sonnensystem letztes Jahr einem breiten Publikum vermittelt. Wir berichteten darüber. In diesem Jahr hat ein Forscherteam von der Universität Münster insbesondere einen Asteroiden bezeichnet, der für die Wasserlieferung die Hauptverantwortung hätte, nämlich der hypothetische Protoplanet Theia, dessen Kollision mit der Protoerde die Entstehung des Monds verursacht haben soll. Sie konnten nachweisen, dass er sehr viel Wasser enthalten haben muss.
Wissenschaft ist Abenteuer, das zeigt die jüngste Forschungsgeschichte zur noch nicht endgültig erzählten Geschichte, wie das Wasser als Quelle des Lebens auf unseren Planeten kam. Sicher ist nur eins: Sein Ursprung liegt im Kosmos, im äusseren Sonnensystem.
Lesen Sie auch: Der Urknall kommt in Hörweite