„Wasser umgibt uns, es fällt vom Himmel, rauscht durch Flussbetten, fließt aus Wasserhähnen, und doch haben viele von uns noch nie darüber nachgedacht, woher es kommt. Die Antwort ist kompliziert und reicht weit über eine ankommende Flut oder eine regenschwere Wolke hinaus bis zu den Anfängen des Universums.
Kurz nach dem Urknall schwärmten Protonen, Neutronen und Elektronen in 10 Milliarden Grad Hitze aus. Innerhalb von Minuten entstanden aus diesen atomaren Bausteinen in einem Prozess, der Nukleosynthese genannt wird, Wasserstoff und dann Helium, die so genannten leichteren Elemente. (Auch Lithium hatte einen Auftritt.) Die schwereren Elemente entstanden erst viel später, als die leichteren Elemente im Inneren von Sternen und bei Supernovae fusionierten. Im Laufe der Zeit schickten die Sterne eine Welle nach der anderen dieser schwereren Elemente, einschließlich Sauerstoff, in den Weltraum, wo sie sich mit den leichteren Elementen vermischten.
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Natürlich sind die Bildung von Wasserstoff- und Sauerstoffmolekülen und die anschließende Bildung von Wasser zwei verschiedene Dinge. Denn selbst wenn sich Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle vermischen, brauchen sie immer noch einen Funken Energie, um Wasser zu bilden. Der Prozess ist gewaltig, und bisher hat noch niemand einen Weg gefunden, Wasser auf der Erde sicher zu erzeugen.
Wie kam es also dazu, dass unser Planet mit Ozeanen, Seen und Flüssen bedeckt ist? Die einfache Antwort lautet: Wir wissen es noch nicht, aber wir haben Ideen. Ein Vorschlag besagt, dass vor fast 4 Milliarden Jahren Millionen von Asteroiden und Kometen auf der Erdoberfläche einschlugen. Ein kurzer Blick auf die von Kratern übersäte Oberfläche des Mondes gibt uns eine Vorstellung davon, wie die Bedingungen waren. Die Theorie besagt, dass es sich nicht um normale Felsen handelte, sondern um kosmische Schwämme, die mit Wasser gefüllt waren, das beim Aufprall freigesetzt wurde.
Astronomen haben zwar bestätigt, dass Asteroiden und Kometen Wasser enthalten, doch einige Wissenschaftler halten die Theorie für falsch. Sie bezweifeln, dass genügend Kollisionen stattgefunden haben könnten, um das gesamte Wasser in den Ozeanen der Erde zu erklären. Außerdem fanden Forscher des California Institute of Technology heraus, dass das Wasser des Kometen Hale-Bopp viel mehr schweres Wasser (auch HDO genannt, mit einem Wasserstoff-, einem Deuterium- und einem Sauerstoffatom) enthält als die Ozeane der Erde, was bedeutet, dass entweder die Kometen und Asteroiden, die die Erde getroffen haben, ganz anders waren als Hale-Bopp, oder dass die Erde ihr normales Wasser (auch H20 genannt, mit zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom) auf andere Weise erhalten hat.
In jüngster Zeit haben Astronomen herausgefunden, dass Ersteres zutreffen könnte. Mithilfe von Beobachtungen des Stratosphären-Observatoriums für Infrarot-Astronomie (SOFIA) – ein umgebautes 747-Flugzeug, das in großer Höhe fliegt und ein 2,7-Meter-Infrarot-Teleskop im Heckbereich hat – fanden sie heraus, dass der Komet Wirtanen bei seiner größten Annäherung an die Erde im Dezember 2018 sehr „ozeanähnlichen“ Wasserdampf in den Weltraum abgab.
Wirtanen gehört zu einer bestimmten Familie von Kometen, die „hyperaktive Kometen“ genannt werden und mehr Wasserdampf in den Weltraum abgeben als andere. Dies ermittelten die Forscher durch einen Vergleich des Verhältnisses von beobachtetem H2O und HDO. Die Ozeane der Erde haben ein ganz bestimmtes D/H-Verhältnis (Deuterium/Wasserstoff-Verhältnis), und es scheint, dass Wirtanen das gleiche Verhältnis aufweist. Da die Beobachtung von Infrarot-Wellenlängen vom Boden aus unmöglich ist (die Erdatmosphäre blockiert diese Wellenlängen), können nur Weltraumteleskope und SOFIA (das über dem größten Teil der Atmosphäre fliegt) zuverlässige Beobachtungen von Kometen machen.
Ein anderer Vorschlag besagt, dass die junge Erde von Sauerstoff und anderen schweren Elementen bombardiert wurde, die im Inneren der Sonne entstanden. Der Sauerstoff verband sich mit Wasserstoff und anderen Gasen, die von der Erde freigesetzt wurden, in einem Prozess, der als Entgasung bekannt ist, und bildete dabei die Ozeane und die Atmosphäre der Erde.
Ein Team von Wissenschaftlern des japanischen Tokyo Institute of Technology hat eine weitere Theorie entwickelt, die besagt, dass eine dicke Schicht von Wasserstoff einst die Erdoberfläche bedeckte und schließlich mit Oxiden in der Kruste interagierte, um die Ozeane unseres Planeten zu bilden.
Schließlich haben Computersimulationen, über die 2017 berichtet wurde, einen näheren Ursprung für zumindest etwas Wasser auf unserem Planeten vorgeschlagen. Die Idee ist, dass sich das Wasser tief im Erdmantel entwickeln und schließlich durch Erdbeben entweichen könnte.
Und so können wir zwar nicht mit Sicherheit sagen, wie das Wasser auf die Erde kam, aber wir können uns glücklich schätzen, dass es da war.
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