Kosmische Gaswolke und Planeten

Wasser älter als das Sonnensystem

Ein großer Teil des Wassers auf der Erde und anderen Himmelskörpern ist älter als das Sonnensystem. Es ist bereits in der großen Gas- und Staubwolke entstanden, aus der unsere Sonne und weitere Sterne hervorgegangen sind. Das zeigt eine neue, von Forschern aus den USA und Großbritannien durchgeführte Simulation der chemischen Reaktionen in der protoplanetarischen Scheibe um die junge Sonne. Die Verfügbarkeit von Wasser aus dem interstellaren Raum bei der Entstehung von Planetensystemen verbessere die Chancen für Leben außerhalb der Erde ganz erheblich, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

Die Grafik zeigt die Enstehung eines Planetensystems in mehreren Schritten: Links oben eine Molekülwolke, rechts oben ein junger Stern mit Akkretionsscheibe in der Wolke, links unten ein junger Stern mit protoplanetarischer Scheibe, rechts unten ein fertiges Planetensystem.
Wasser bei der Planetenentstehung

„Wenn sich das Wasser im Sonnensystem überwiegend durch lokale chemische Prozesse in der Entstehungsphase der Sonne gebildet hat, dann könnte die Situation in anderen Planetensystemen völlig anders sein“, erläutert Conel Alexander von der Carnegie Institution of Washington. Dort könnte es durch andere Bedingungen viel weniger Wasser geben, und damit nur geringe Chancen für die Entstehung von Leben. „Wenn das Wasser aber zu einem erheblichen Teil von Eis aus dem interstellaren Raum stammt, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass dieses Eis – zusammen mit präbiotischen Molekülen – auch bei der Entstehung anderer Planetensysteme verfügbar ist.“

Wassermoleküle bestehen aus jeweils zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom. Auskunft über die Herkunft kann der Wasserstoff geben, denn er kommt in unterschiedlichen Varianten vor. Deuterium, auch schwerer Wasserstoff genannt, enthält im Atomkern nicht nur ein Proton, sondern zusätzlich ein Neutron. Interstellares Wasser besitzt aufgrund seiner Entstehung bei sehr niedrigen Temperaturen einen hohen Anteil an Deuterium. Bislang war unklar, wie viel davon durch die hohen Temperaturen bei der Entstehung der Sonne zerstört wird und erst später durch Prozesse im jungen Sonnensystem neu entsteht.

Alexander und seine Kollegen haben um dieses Problem einen eleganten Bogen geschlagen. Sie haben untersucht, wie viel Deuterium in der protoplanetarischen Scheibe allein entstehen könnte, wenn eben kein interstellares Wasser die Entstehungsphase der Sonne übersteht. 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 Planetensystem zur Verfügung steht.“