SCHWERPUNKT – ROTARY
SCHWERPUNKT – ROTARY SUISSE LIECHTENSTEIN – JULI/AUGUST 2021 ROTARISCHER GASTBEITRAG WIE KAM DAS WASSER AUF D 28 Eine eindeutige, wissenschaftlich akzeptierte Antwort fehlt heute noch. Es gibt aber Hinweise, Belege und Erkenntnisse aus der Forschung der letzten Jahre, die viel Licht auf diese Frage werfen. Mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche ist mit Wasser bedeckt. Ein Bild aus der Raumfähre zeigt unsere Erde als einen kräftig leuchtenden blauen Planeten. Aber: Woher und wie kam das Wasser auf die Erde? Die Antwort gibt uns einen Schlüssel für das Verständnis nach dem Wie und dem Wann des Lebens auf der Erde. Früher glaubte man, Wasser würde es nur auf der Erde geben. Als Folge davon seien auch Lebensformen, wie wir sie kennen, nur auf unserem Planeten möglich. Inzwischen wissen wir: Wasser gibt’s überall und das Wassermolekül ist eines der häufigsten im Universum. Es erscheint aber selten in flüssiger Form. Auf der Erde haben wir das Privileg, uns im Sonnensystem im richtigen Abstand von der Sonne zu bewegen. Näher bei der Sonne würde das Wasser verdampfen, weiter weg, würde es zu Eis gefrieren. DIE JUNGE ERDE Das Wissen über die Entstehung der Erde stammt aus geologischen Beobachtungen, aus der Analyse von Meteoriten und Mondgestein sowie aus astrophysikalischen Ergebnissen. Das heutige Bild der Entstehung unserer Erde vermutet ein wachsendes, diskusähnliches Objekt aus Stein und Eisbrocken, das um die junge Sonne kreiste. Allerdings war die Temperatur auf diesem Gebilde zu hoch, um Wasser zu beherbergen. Wenn also Wasser nicht auf der Ur-Erde sein konnte, musste es später aus extraterrestrischen Quellen stammen. Die Besucher der jungen Erden waren Asteroiden und Kometen. Die Unterscheidung zwischen diesen beiden Himmelsobjekten ist nicht eindeutig: Beide sind Überreste aus der Zeit der Entstehung des Sonnensystems, sie bestehen aus Eis, Staub und lockerem Gestein und kreisen auf Kepler-Bahnen um die Sonne. Kometen haben einen höheren Wasseranteil als Asteroiden, zeigen stark elliptische Bahnen und besitzen leichtflüchtige Substanzen, die in Sonnennähe den berühmten Schweif zeigen. Waren es also Asteroiden oder eher Kometen? Waren es einzelne Objekte oder mehrere? KOMETEN, ASTEROIDEN ODER THEIA? Drei nicht sehr unterschiedliche Modelle, Komet, Asteroid oder Theia, der hypothetische Protoplanet, der vor etwa 4.5 Milliarden Jahren mit der Erde kollidierte, stehen einander gegenüber. Möglich ist auch eine Kombination aller. Die Frage lautet deshalb: Gibt es Kriterien, welche das eine Zum oder andere Evolutionsmodell favorisieren? Verständnis dazu ist nötig. besteht eine Vorbemerkung zur Wasserchemie Wasser nicht nur aus dem Wassermolekül H 2 O, es besitzt auch einen kleinen Anteil an Molekülen des Typs D 2 O. D steht für Deuterium, ein Wasserstoffatom, das neben dem einzigen Proton auch ein Neutron in seinem Atomkern besitzt. Man spricht deshalb auch von schwerem Wasser. Der Anteil von schwerem Wasser am irdischen Wasser beträgt 0.015 Prozent. Das Verhältnis von H 2 O zu D 2 O bezeichnet man auch als Isotopenverhältnis. EIN BILD AUS DER RAUM- FÄHRE ZEIGT UNSERE ERDE ALS EINEN KRÄFTIG LEUCH- TENDEN BLAUEN PLANETEN. ABER: WOHER UND WIE KAM DAS WASSER AUF DIE ERDE? In der wissenschaftlichen Weltraumforschung der letzten Jahre fand man Wasser mit verschiedenen Isotopenverhältnissen. Untersucht wurde Wasser von diversen Kometen. Diese werden scherzhaft, aber nicht grundlos, als «dreckige Schneebälle» bezeichnet. Analysen markieren dabei erstaunliche Abweichungen in der Isotopenzusammensetzung von ozeanischem, also terrestrischem Wasser und von Wasser, das von verschiedenen Kometen und Kometenfamilien stammt. Einen diesbezüglichen Meilenstein setzte die ESA (European Space Agency) mit dem Teil-Projekt ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) der Universität Bern unter der Federführung der Astrophysikerin Kathrin Altwegg. Ihre Analyse zeigt ein Isotopenverhältnis, das um mehr als einen Faktor 3 zwischen dem Wasser des Kometen «Chury-Gerassimenko» und dem irdischen Wasser variiert. Damit fallen Kometen dieses Typs für terrestrische Wasserquellen primär ausser Betracht. Andrerseits gibt es Wasser, wie das des Kometen Hartley, das ein Verhältnis H 2 O zu D 2 O zeigt wie unser Wasser. Auch UNTERSUCHT WURDE WASSER VON DIVERSEN KOMETEN. DIESE WERDEN SCHERZHAFT, ABER NICHT GRUNDLOS, ALS «DRECKIGE SCHNEEBÄLLE» BEZEICHNET Theia könnte einen Grossteil des Wassers auf die Erde gebracht haben. Das Eis verdampfte und der Dampf sammelte sich in der jungen Atmosphäre. In Jahrtausenden kühlte sich die Erde ab und formte eine feste Erdkruste. Der Wasserdampf kondensierte und fiel als Regen auf unseren Planeten. Ozeane bildeten sich
SCHWERPUNKT – ROTARY SUISSE LIECHTENSTEIN – JULI/AUGUST 2021 IE ERDE? und bedeckten die gesamte Erdoberfläche. Diese Vermutung über die Herkunft von Wasser wird auch begründet mit Analysen von Gestein, das Astronauten auf dem Mond eingesammelt haben! MEHRDEUTIGE FOLGERUNGEN Der Disput über den Ursprung unseres Wassers ist wahrscheinlich noch lange nicht entschieden. Zunächst schien die Idee vom ausserirdischen Asteroiden- und Kometenwasser gut begründet. Auch die Theia-Hypothese wird durch aktuelle Arbeiten gestützt. Die Weltraummission ROSETTA der ESA zwischen 2004 und 2016 relativierte die Kometen-Eis-Vermutung. Das Massenspektrometer an Bord der Raumsonde (ROSINA) zeigte eine Isotopenzusammensetzung des Kometenwassers, das von dem Unsrigen abweicht. Deshalb können Kometen der Familie «Chury-Gerassimenko» kaum, oder nur teilweise, als Wasserursprungsquellen gelten. Die spektroskopischen Daten wiesen zusätzlich auch noch Aminosäuren nach, das sind Bausteine des Lebens. Aminosäuren und Wasser sind Anzeichen dass dafür, «Leben» auch ausserhalb unseres blauen Planeten existieren kann und damit möglicherweise eine Quelle von Leben sein könnte, das dem irdischen ähnlich ist. Es brauchte mehrere Generationen von neugierigen Menschen, um die Himmelsmechanik unseres Sonnensystems zu ergründen. Dieses Wissen ermöglicht den Ingenieuren unserer Tage Landungen von Menschen und Robotern auf IN JAHRTAUSENDEN KÜHLTE SICH DIE ERDE AB UND FORM- TE EINE FESTE ERDKRUSTE. DER WASSERDAMPF KONDEN- SIERTE UND FIEL ALS REGEN AUF UNSEREN PLANETEN Mond und Mars. Ähnlich werden auch künftige Wissenschaftler kluge Beobachtungen durchführen und relevante Analysen konzipieren, die eine eindeutige und zutreffende Antwort auf die Frage nach der Herkunft des irdischen Wassers geben kann. K Rot. Claudio Palmy | A zvg
