Das Verhältnis der beiden Isotope Wasserstoff und Deuterium weicht deutlich vom entsprechenden Verhältnis in den irdischen Ozeane ab, stellte die Arbeitsgruppe um Kathrin Altwegg an der Universität Bern fest. Sie analysierte den vom Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko ausgestoßenen Wasserdampf mit dem Massenspektrometer ROSINA an Bord der europäischen Kometensonde Rosetta. Tatsächlich ist das Deuterium-zu-Wasserstoff-Verhältnis mehr als drei Mal so hoch wie auf der Erde.

Die Deuterium-zu-Wasserstoff-Verhältnisse aller bislang untersuchten Kometen
© ESA, nach: Altwegg, K. et al., Science 10.1126/science.1261952, 2014, fig. 3
(Ausschnitt)
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In diesem Diagramm ist links das Deuterium-zu-Wasserstoff-Verhältnis angegeben, der Wert für irdisches Wasser liegt bei 1,5 x 10-4 (blaue Raute links). Ähnliche Werte weisen viele Asteroiden auf (graue Rauten), dagegen weicht die Zusammensetzung der Gasriesen und mancher ihrer Monde vom irdischen Wert ab. Die Isotopenverhältnisse der meisten Kometen unterscheiden sich deutlich vom irdischen Wert, mit der Ausnahme von 103P/Hartley 2. Dagegen weicht 67P/Tschurjumow-Gerasimenko mit 5,3 x 10-4 um das 3,5-fache vom Referenzwert ab.

Bislang konnte das Deuterium-zu-Wasserstoff-Verhältnis oder D/H-Verhältnis bei etwa einem Dutzend Kometen bestimmt werden, aber bei 67P ist es besonders hoch und passt nicht zum D/H-Verhältnis der irdischen Ozeane. Sie sind der Standard der Zusammensetzung des irdischen Gesamtwassers, da sich in den Ozeanen der allergrößte Teil des Oberflächenwassers unseres Planeten befindet. In den Ozeanen beträgt das D/H-Verhältnis 1,5 x 10-4, in 67P dagegen 5,3 x 10-4.

Dieses Ergebnis hat weit reichende Folgen für die Theorien über die Bildung unseres Planeten vor rund 4,6 Milliarden Jahren und die Herkunft des irdischen Wassers. Ein Szenario geht nämlich davon aus, dass unser Planet kurz nach seiner Zusammenballung und nach der Entstehung des Mondes von Tausenden eisreicher Kometen bombardiert wurde, die dabei das Wasser auf die Erde brachten. Dann müsste aber das D/H-Verhältnis der Kometen dem irdischen Verhältnis zumindest ähneln. Nun erhalten alternative Theorien Auftrieb, nach denen das irdische Wasser zusammen mit den Gasen der Atmosphäre aus dem Erdmantel, der rund zwei Drittel der Gesamtmasse unseres Planeten enthält, durch vulkanische Aktivitäten regelrecht "ausgeschwitzt" wurde. Noch heute enthalten vulkanische Gase riesige Mengen an Wasser in Form von Dampf. Kometen können somit wohl nur zu einem kleinen Teil zum irdischen Wasser beigetragen haben.