Wasser gelangte früher auf die Erde

Gelangte das Wasser bereits früh während der Erdentwicklung auf die Erde oder erst später durch Einschläge von Kometen? Beide Hypothesen werden diskutiert. Planetologen der WWU haben nun durch Isotopenmessungen gezeigt: Das Wasser muss früh auf die Erde gekommen sein. Die Studie ist in „Nature“ veröffentlicht.

Das Wasser auf der Erde ist Voraussetzung für das Leben wie wir es kennen. Aber wo kommt es her und seit wann ist es hier? Wissenschaftler diskutieren zwei Möglichkeiten. So könnte das Wasser schon früh während der Hauptphase der Erdentstehung da gewesen sein. Eine andere Hypothese besagt, dass die Erde zunächst völlig trocken war und das Wasser erst später auf die Erde gelangte: durch die Einschläge von Kometen oder „nassen“ Asteroiden, die aus äußeren Bereichen des Sonnensystems stammten.

Planetologen der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) prüften diese Hypothese nun mit sehr genauen Isotopenmessungen. Ihr Fazit: Das Wasser gelangte bereits früh während der Erdentstehung auf die Erde. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Nature“ veröffentlicht.

Die münsterschen Wissenschaftler untersuchten die Isotopen-Zusammensetzung des Edelmetalls Ruthenium. Der Hintergrund: Die Edelmetalle haben eine extreme Tendenz, sich mit Metall zu verbinden. Sie sollten daher bei der Bildung der Erde vollständig in den metallischen Erdkern gewandert sein. Jedoch sind im Erdmantel Edelmetalle vorhanden.

Dies wird damit erklärt, dass nach Abschluss der Kernbildung kleinere Körper wie Asteroide oder Kometen mit der Erde kollidierten und dadurch neues Material auf die Erde gelangte. Dieses Material wird in der Fachsprache „late veneer“ genannt (englisch für „späte dünne Lage“). Es gelangte nicht mehr in den Erdkern und reicherte den Erdmantel wieder mit Edelmetallen an. Dieses „late veneer“ könnte Berechnungen zufolge auch das gesamte Wasser auf die Erde gebracht haben.

Die münsterschen Forscher zeigten jedoch, dass es zwischen Asteroiden und der Erde Unterschiede in der Isotopen-Zusammensetzung des Rutheniums gibt. „Alles Ruthenium im Erdmantel kommt vom 'late veneer'. Die Unterschiede in der Isotopen-Zusammensetzung zeigen, dass das 'late veneer' nicht aus Asteroiden bestehen kann, sondern aus dem Inneren des Sonnensystems stammen muss“, erklärt Planetologe Dr. Mario Fischer-Gödde. Gemeinsam mit Prof. Dr. Thorsten Kleine hatte er verschiedene Meteorite untersucht. Diese Meteorite sind Bruchstück von Asteroiden, die sich zwischen Mars und Jupiter befinden.

Die Forscher zeigten, dass die Isotopen-Unterschiede größer werden, je weiter die Asteroide von der Sonne entfernt sind. Sie gehen davon aus, dass dieses Prinzip auch für Kometen gilt. Da aber nur Asteroide und Kometen, die weit von der Sonne entfernt sind, überhaupt genügend Wasser enthalten, schließen diese Daten aus, dass das Wasser auf der Erde vom „late veneer“ stammt, so das Fazit von Mario Fischer-Gödde und Thorsten Kleine.

„Unseren Daten zeigen, dass die Erde schon sehr früh, in ihrer Hauptbildungsphase, wasserreiche Körper aufnahm“, erklären die beiden Wissenschaftler. Dieses Ergebnis passe zu neueren Modellen der Planetenbildung, die zeigen, dass durch die Entstehung von Jupiter schon sehr früh wasserreiches Material vom äußeren in das innere Sonnensystem transportiert wurde. „Dieses Material wurde in die Erde eingebaut und hat unserem Heimatplaneten lebensfreundlich gemacht“, sagt Thorsten Kleine.

Die Arbeit entstand im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB-Transregio 170 „Late accretion onto terrestrial planets“ („Spätes Wachstum erdähnlicher Planeten“) und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt.

Originalpublikation:

Mario Fischer-Gödde und Thorsten Kleine (2017): Ruthenium isotopic evidence for an inner Solar System origin of the late veneer. Nature 541, 525–527 (26 January 2017), doi:10.1038/nature21045

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7638/full/nature21045.html Originalpublikation in „Nature“
http://www.uni-muenster.de/Planetology/ifp/research/Kosmochemie.html AG Kosmochemie und Isotopengeochemie/Institut für Planetologie an der WWU