Neue Hinweise auf Ursprung des irdischen Wassers

Das Wasser der Ozeane bedeckt mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche. Dazu kommen riesige Mengen Grundwasser. Woher genau das viele Wasser des Planeten Erde stammt ist unbekannt. Neuere Forschungen deuten dahin, dass mindestens ein Teil des Wassers bereits bei der Entstehung der Erde vorhanden war.

Wasser bedeckt etwa 71 Prozent der Erdoberfläche. Fotos: NASA

Wasser bedeckt etwa 71 Prozent der Erdoberfläche. Fotos: NASA

Erhielt die Erde ihr Wasser von Meteoriten und Kometen, entstand es im Erdinnern oder war es bereits bei der Entstehung des Planeten vorhanden? Forscher der Universitäten von Glasgow und Hawaii untersuchten hierzu Gesteinsproben von der kanadischen Baffin-Insel und Isländischer Lava.

Die Zusammensetzung des Wasserstoffs im irdischen Wasser kann einen deutlichen Hinweis auf den Ursprung des Wassers liefern: Der Atomkern des „normalen“ Wasserstoffs besteht aus einem Proton. Viel seltener ist Wasserstoff, der im Atomkern ein zusätzliches Neutron hat. Dieser sogenannte schwere Wasserstoff wird auch Deuterium genannt. Das Mengenverhältnis des Deuteriums zum normalen Wasserstoff ist für die verschiedenen Himmelskörper des Sonnensystems charakteristisch.

Das Wasserstoff-Deuterium-Verhältnis in den Ozeanen entspricht allerdings nicht mehr unbedingt dem Mengenverhältnis im ursprünglichen Wasser. Es kann sich durch den Kreislauf des Wassers zwischen Erdoberfläche und Erdinnerem verändert haben. Um das ursprüngliche Mengenverhältnis zu ermitteln, müssen daher ursprüngliche Wasserreservoire genutzt werden.

Die Gesteinsproben der Baffin-Insel wurden 1985 gesammelt und seitdem immer wieder wissenschaftlich untersucht. Ein Ergebnis dieser langen Studiereihe ist, dass die Proben Bestandteile aus dem unteren Erdmantel enthalten.

Dr. Lydia Hallis leitete das aktuelle Forschungsprojekt zunächst an der Universität von Hawaii in Manoa und danach an der Universität von Glasgow. Dabei setzten die Forscher neueste Analysemethoden ein.

Sie erklärt: „Auf ihrem Weg zur Erdoberfläche erhielten diese Gesteine niemals Eintragungen vom Gestein der Erdkruste, und vorhergehende Forschungen zeigen, dass ihre Ursprungsregion seit der Erdentstehung davon unberührt blieben. Im Wesentlichen sind es einige der ursprünglichsten Gesteine, die wir jemals auf der Erdoberfläche gefunden haben. Und so gibt uns das Wasser, dass sie enthalten, unschätzbare Einsicht in die frühe Erdgeschichte und den Ursprung des irdischen Wassers.“

Das in den Gesteinsproben eingeschlossene Wasser enthält sehr wenig Deuterium. Das spricht nach Ansicht der Forscher deutlich dafür, dass dieses Wasser der Erde nicht nach ihrer Entstehung zugeführt wurde. Das Wasser im Erdmantelgestein soll daher wahrscheinlich bereits bei der Entstehung des Planeten vorhanden gewesen sein.

Plattentektonik der Erde. Zirkulationen im Erdmantel liefern der Erdkruste aus der Tiefe über die mittelozeanischen Rücken neues Gestein; altes Oberflächengestein verschlucken sie. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Mantelzirkulationen den Ozeanen auch Wasser liefern. Grafik: Byrd Polar and Climate Research Center

Siehe in diesem Blog auch: Ausnahmeplanet Erde: Woher stammt das viele Wasser?

Link

Lydia J. Hallis, Gary R. Huss, Kazuhide Nagashima, G. Jeffrey Taylor, Sæmundur A. Halldórsson, David R. Hilton, Michael J. Mottl, Karen J. Meech: Evidence for primordial water in Earth’s deep mantle; 13 November 2015: Vol. 350 no. 6262 pp. 795-797, DOI: 10.1126/science.aac4834
http://www.sciencemag.org/content/350/6262/795.short

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