Amerikanische Geowissenschaftler möchten herausfinden, wann und woher die Erde im Lauf ihrer Entwicklung zum blauen Planeten eigentlich ihr Wasser bekommen hat. Darüber gibt es im Wesentlichen zwei Theorien: Die einfache besagt, dass das Wasser in der protoplanetaren Scheibe mitsamt allem anderen Baumaterial bereits vorhanden war. Gestein und Wasser mussten sich also nur gemeinsam aus kleineren kollidierenden Brocken zu immer größeren, dann zu Planetesimalen und schließlich zum ganzen Planeten zusammenschließen. Die kompliziertere Alternativtheorie sagt, dass dies nicht möglich gewesen sein könne: Bei allen gewaltigen Kollisionen im wilden Anfang des Planetenbaus müsste nach und nach sämtliches Wasser ins äußere Sonnensystem, außerhalb der Reichweite der entstehenden Jungplaneten, verdampft sein. Die Erde – und die anderen Gesteinsplaneten – müssten also erst staubtrocken gewesen sein, um dann von anderswo nachträglich ihr Wasser bezogen zu haben. Kandidat dafür wären etwa wasserreiche Kometen oder Meteoriten, die später auf die Erde abstürzten.

Wasser im Sonnensystem
© Illustration: Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution
(Ausschnitt)
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Die Illustration zeigt das frühe Sonnensystem mitsamt seiner "Schneefallgrenze" (der weiß gestrichelten Linie). Hier geht der heiße innere Bereich (braun) des Systems, in dem Eis schmilzt und verdampft, in den kühlen äußeren (blau) über, wo Eis stabil friert. Wasser könnte im inneren Sonnensystem verblieben sein, wenn es an Staubpartikel bindet (kleines Bild). Alternativ haben es womöglich wasserreiche kohlige Chondriten immer nachgeliefert, die von der Schwerkraft des Protojupiters wiederholt durch die Schneefallgrenze ins Innere geschleudert wurden. In jedem Fall geschah das aber noch in der Frühphase des Planetenbaus, wie Isotopenanalysen belegen – also in den ersten rund 10 Millionen Jahren des Systems.

Adam Sarafian und seine Kollegen hatten nun eine Idee, wie die Theorien überprüft werden können. Sie untersuchten dazu eine bestimmte Sorte von Asteroiden mit innerem Wasservorrat, der mit großer Wahrscheinlichkeit aus dem primären Baumaterial des Sonnensystems stammt. So ein Asteroid ist 4-Vesta, der vor 4,5 Milliarden Jahren kristallisierte – also in der Frühphase der Planetenentstehung. Fünf auf die Erde gefallene Meteoritenbruchstücke von Vesta, so genannte Eukrite, haben die Forscher nun untersucht und sich dabei auf die Isotopenzusammensetzung des Wasserstoffs auf Vesta konzentriert. Dabei zeigte sich, dass das Isotopenverhältnis von Deuterium zu normalem Wasserstoff exakt demjenigen der Erde entspricht. Das bedeutet, dass Erde und Vesta ihr Wasser aus derselben Quelle geschöpft haben müssen – und dies demnach eben sehr früh. Die wahrscheinlichste Erklärung dafür wäre, dass das Wasser schon in den Anfängen der Planetenentstehung vorhanden war. Es ist also nicht im Ganzen erst deutlich später auf die Erde gelangt.

Dieselbe Wasserstoffisotopenzusammensetzung wie Vesta und Erde weisen auch die so genannten kohligen Chondrite auf: "Nasse", also wasserreiche Asteroiden, die als älteste Körper des Sonnensystems vor den Planeten entstanden. Sie sind nun die Kandidaten, die womöglich auch Wasser speicherten und es dann bei den frühen Phasen der Entstehung von Erde und Vesta ins innere Sonnensystem nachlieferten.