Neue Einblicke in die Herkunft des Wassers auf der Erde

Eine interstellare Molekülwolke. (Credits: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI / AURA))
Eine interstellare Molekülwolke. (Credits: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI / AURA))

Wissenschaftler haben festgestellt, dass die interstellare, organische Materie einen reichhaltigen Wasservorrat bereitstellen könnte, indem sie erhitzt wird. Das spricht dafür, dass organische Materie die Quelle des Wassers auf der Erde sein könnte.

Was die Erde betrifft, gibt es eine Reihe Rätsel, darunter die Frage nach der Herkunft des Wassers auf der Erde. Studien haben darauf hingedeutet, dass das irdische Wasser von eishaltigen Kometen oder hydratsilikathaltigen Meteoriten jenseits der “Eislinie” kam. Die Eislinie ist die Grenze, hinter der Eis aufgrund der geringen Temperaturen desublimieren kann.

Neuere Studien haben jedoch Beobachtungen geliefert, die der Theorie des kometaren Ursprungs entgegenstehen, aber dennoch kein plausibler Ersatz für die Quelle des irdischen Wassers sind. “Bis jetzt wurde der organischen Materie verglichen mit Eis und Silikaten viel zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt, obwohl es innerhalb der Eislinie eine Häufigkeit gibt”, sagte der Planetenforscher Akira Kouchi von der Hokkaido University.

In der aktuellen Studie, veröffentlicht im Journal Scientific Reports, demonstriert eine Forschungsgruppe unter Leitung von Akira Kouchi, dass die Aufheizung der interstellaren, organischen Materie auf hohe Temperaturen reichlich Wasser und Öl hervorbringen könnte. Das lässt darauf schließen, dass Wasser innerhalb der Eislinie produziert werden könnte, ohne Zutun von Kometen oder Meteoriten von jenseits der Eislinie.

Als ersten Schritt produzierten die Forscher eine Nachbildung von organischer Materie in interstellaren Molekülwolken mittels chemischer Reagenzien. Um die organische Materie nachzubilden, bezogen sie sich auf analytische Daten von interstellarer organischer Materie, bestehend aus einem Gemisch aus Wasser, Kohlenstoffoxid und Ammoniak unter Bestrahlung von ultraviolettem Licht. Dies ahmt den natürlichen Syntheseprozess nach. Dann erhitzten sie die organische Materie unter Hochdruckbedingungen in einer Diamantstempelzelle langsam von 24 Grad Celsius auf 400 Grad Celsius.

Die Probe war bis 100 Grad Celsius gleichförmig, teilte sich dann bei 200 Grad Celsius aber in zwei Phasen. Bei rund 350 Grad Celsius wurde die Bildung von Wassertröpfchen sichtbar und die Größe der Tröpfchen wuchs mit steigender Temperatur an. Bei 400 Grad Celsius wurde neben Wassertröpfchen auch Rohschmieröl produziert.

Die Gruppe führte ähnliche Experimente mit größeren Mengen organischer Materie durch, ebenfalls mit Wasser und Öl als Resultate. Ihre Analyse der Absorptionsspektren offenbarte, dass der Hauptbestandteil des wässrigen Produkts pures Wasser war. Die chemische Analyse des produzierten Öls zeigte darüber hinaus Eigenschaften ähnlich dem Rohöl, das man unter der Erde findet.

“Unsere Ergebnisse zeigen, dass die interstellare, organische Materie innerhalb der Eislinie eine potenzielle Quelle für das Wasser auf der Erde ist. Die von uns beobachtete, abiotische Bildung von Öl schlägt außerdem umfangreichere Petroleumquellen für die urzeitliche Erde vor, als bislang gedacht wurde”, sagte Kouchi. “Zukünftige Analysen von organischer Materie in Proben des Asteroiden Ryugu, die Japans Asteroiden-Sonde Hayabusa2 später in diesem Jahr zurückbringen wird, sollte unsere Erkenntnisse über den Ursprung des irdischen Wassers erweitern.”

Quelle

(THK)

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