Wasser aus der Gluthölle: So entsteht Leben auf jungen Welten
Wasser kann entstehen, wenn Planeten noch glühen – Forschende zeigen, wie Leben schon im Feuer beginnen könnte.
Aus der Glut geboren, vom Wasser geformt – so könnte alles begonnen haben.
Foto: Smarterpix / alexm83
Wenn junge Planeten geboren werden, geht es heiß her. Gestein schmilzt, Brocken kollidieren, die Oberfläche glüht wie ein Lavasee. Und doch – genau in dieser Hölle könnte der Ursprung allen Lebens liegen. Denn neues Forschungswissen zeigt: Wasser, die Grundlage des Lebens, entsteht möglicherweise nicht erst später durch Kometeneinschläge, sondern schon in den ersten, feurigen Jahren eines Planeten.
Inhaltsverzeichnis
Wasser aus Feuer: Ein altes Rätsel bekommt neuen Schwung
Woher stammt das Wasser der Erde? Diese Frage treibt Forschende seit Jahrzehnten um. Manche vermuteten, Kometen hätten es auf unseren Planeten gebracht. Andere glaubten, es sei aus dem Inneren der Erde nach oben gestiegen.
Doch die neue Studie von Francesca Miozzi und Anat Shahar vom Carnegie Institution for Science, veröffentlicht in Nature, liefert eine überraschende Antwort: Wasser kann entstehen, wenn sich ein junger Planet gerade erst formt – während seine Oberfläche noch ein glühender Ozean aus Magma ist.
„Unser schnell wachsendes Wissen über die enorme Vielfalt der Exoplaneten hat es uns ermöglicht, neue Details über die frühesten Stadien der Entstehung und Entwicklung von Gesteinsplaneten zu erkennen“, sagt Miozzi. Die Forschenden wollten wissen, ob sich Wasser bilden kann, wenn die Atmosphäre eines Planeten noch aus Wasserstoff besteht und mit dem heißen Magma reagiert.
Das klingt theoretisch – war es bisher auch. Denn bislang fehlten Experimente, um diese Hypothese zu prüfen.
Ein Labor wie aus der Frühzeit des Sonnensystems
Um die Bedingungen junger Planeten zu simulieren, komprimierte das Team Gesteinsproben auf das 600.000-Fache des Luftdrucks auf der Erde und erhitzte sie auf über 4000 °C. Damit schufen sie im Labor eine Miniatur-Version eines Planeten kurz nach seiner Geburt.
Dabei ging es vor allem um das Zusammenspiel zweier Zutaten:
- Wasserstoff – das häufigste Element im Universum und typischer Bestandteil der frühen Planetatmosphären.
- Eisenhaltige Silikatschmelze – also flüssiges Gestein, wie es Magmaozeane bilden.
Unter diesen extremen Bedingungen zeigte sich Erstaunliches: Der Wasserstoff reagierte mit Eisenoxid in der Schmelze – und dabei entstand Wasser. Gleichzeitig löste sich ein Teil des Wasserstoffs in der Magma selbst, wodurch eine Art chemischer Speicher für späteres Wasser entstand.
„Wir haben gezeigt, dass eine große Menge Wasserstoff in der Schmelze gelöst ist und dass durch die Reduktion von Eisenoxid durch molekularen Wasserstoff erhebliche Mengen an Wasser entstehen“, erklärt Miozzi.
Damit liefert das Team den ersten experimentellen Beweis, dass Wasser tatsächlich eine natürliche Folge der Planetenbildung sein kann.
Sub-Neptune als Fenster in die Vergangenheit
Von den über 6000 bekannten Exoplaneten gehören viele zur Klasse der Sub-Neptune. Diese Welten sind kleiner als Neptun, aber größer als die Erde. Sie bestehen vermutlich aus einem felsigen Inneren, umhüllt von einer dichten, wasserstoffreichen Atmosphäre. Genau das macht sie ideal, um Theorien wie diese zu prüfen.
Solche Planeten könnten reichlich Wasser enthalten – nicht, weil sie es später bekommen haben, sondern weil es in ihren Anfangszeiten direkt entstanden ist. Damit wären sie echte „Wasserfabriken“, noch bevor sich feste Krusten gebildet haben.
Die Forschenden im Rahmen des AEThER-Projekts – einer Initiative, die Astronomie, Kosmochemie, Mineralphysik und Planetendynamik vereint – wollen so verstehen, unter welchen Bedingungen Leben entstehen kann. Ihr Ansatz: Nur wenn man weiß, wie Gestein, Atmosphäre und Chemie zusammenwirken, lässt sich beurteilen, ob ein Planet lebensfreundlich ist.
Ein Planet kocht sich sein eigenes Wasser
Das Bild, das sich daraus ergibt, ist faszinierend: Ein junger Planet, von Wasserstoff umhüllt, glühend heiß, voller brodelnder Magma – und genau dort bilden sich erste Wassermoleküle. Der Wasserstoff wirkt dabei wie eine Decke, die den Planeten lange warmhält, während sich im Inneren Wasser bildet, das später an die Oberfläche gelangen kann.
Für Shahar ist das mehr als ein Laborergebnis: „Das Vorhandensein von flüssigem Wasser gilt als entscheidend für die Bewohnbarkeit eines Planeten. Diese Arbeit zeigt, dass große Mengen an Wasser als natürliche Folge der Planetenentstehung entstehen.“
Mit anderen Worten: Das Rezept für Leben beginnt, wenn Planeten noch glühen.
Blick auf die Erde – und darüber hinaus
Die Erkenntnisse werfen auch ein neues Licht auf unsere eigene Vergangenheit. Vielleicht war es nicht nötig, dass Kometen unser Wasser brachten – vielleicht war es schon immer da, entstanden in der feurigen Frühzeit der Erde.
Für die Suche nach Leben im All ist das eine gute Nachricht: Wenn Wasser so leicht entsteht, könnte es viele bewohnbare Welten geben – vielleicht mehr, als wir bisher ahnen.
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