Brachte interplanetarer Staub Wasser auf die Erde?

interstellarer staub
Durch Sonnenwind entsteht Wasser auf der Oberfläche von Partikeln des interstellaren Staubs. Bild: John Bradley, UH SOEST/ LLNL

Der Raum zwischen den Planeten des Sonnensystems ist nicht leer: Außer Asteroiden, Kometen und kleineren Meteoroiden findet sich hier auch interplanetarer Staub. Dieser stammt entweder noch aus der Zeit der Entstehung des Planetensystems oder ist später durch Kollision von Asteroiden oder durch das „Auftauen“ von Kometen entstanden. Die Staubpartikel „regnen“ ständig auf die Erde und andere Objekte des Sonnensystems hinab und könnten – so das Ergebnis einer neuen Studie – nicht nur organische Moleküle, sondern auch Wasser dabei haben.

Der interplanetare Staub ist im All nämlich dem ständigen Bombardement durch den Sonnenwind ausgesetzt. Dieser besteht hauptsächlich aus Wasserstoffionen. Kollidieren diese mit dem Staub, können sie die Mineralverbindungen, aus denen der Staub besteht, zerstören. Dabei bleibt oft Sauerstoff zurück, aus dem schließlich – durch Reaktion mit Wasserstoff – ein Wassermolekül entsteht.

„Es ist eine faszinierende Vorstellung, dass der Eintrag von Staub wie ein kontinuierlicher Niederschlag von kleinen Reaktionsgefäßen wirkte, die sowohl Wasser als auch organische Moleküle enthielten, die für die Entstehung des Lebens und auf der Erde und vielleicht auch auf dem Mars nötig waren“, so Hope Ishii von Institute of Geophysics and Planetology der School of Ocean and Earth Science and Technology der University of Hawaiʻi at Mānoa.

Dieser Mechanismus, durch den Wasser und organische Verbindungen auf die Oberfläche von Planeten und Monden gelangen kann, sollte natürlich auch in anderen Planetensystemen und nicht nur bei interplanetarem Staub, sondern auch auf den Oberflächen von Asteroiden oder Monden funktionieren. So könnte dieser Prozess auch erklären, woher das Wassereis stammt, das man in einigen ständig schattigen Mondkratern vermutet.

„Aber vielleicht viel interessanter ist, dass interplanetarer Staub, insbesondere Staub, der von Asteroiden und Kometen stammt, organische Kohlenstoffverbindungen enthält, die den Eintritt in die Erdatmosphäre überstehen“, so Ishii. „Wir konnten nun demonstrieren, dass die Partikel zusätzlich noch durch den Sonnenwind erzeugtes Wasser dabeihaben. Zum ersten Mal ist damit gezeigt, dass Wasser und organische Verbindungen zusammen auf einen Planeten geliefert werden können.“

Schon die Analyse der Gesteinsproben, die im Rahmen der Apollo-Missionen vom Mond zur Erde gebracht wurden, hatte erkennen lassen, dass der Sonnenwind die chemische Zusammensetzung der staubigen Mondoberfläche verändern kann. Seit damals besteht auch der Verdacht, dass unter dem Einfluss von Sonnenwind die Entstehung von Wasser möglich ist.

Die Wassermengen, die auf diese Weise erzeugt werden, sind allerdings so winzig, dass ein Beweis dieses Prozesses bislang schwierig war. So sollte sich dieses Wasser in einem sehr dünnen Bereich auf der Oberfläche von Silikatmineralen befinden, wo es mit bisherigen Methoden nicht nachzuweisen war. Mithilfe eines modernen Elektronenmikroskops ist es den Wissenschaftlern aber jetzt gelungen, solches Wasser auf interplanetaren Staubpartikeln tatsächlich zu entdecken.

Die neue Studie macht keine Angaben darüber, welche Menge an Wasser auf diese Weise auf die Erde gelangt sein könnte. „Wir wollen beispielsweise nicht behaupten, dass diese Form von Wassereintrag ausreicht, um Ozeane zu füllen“, so Ishii. „Die Bedeutung unserer Arbeit liegt nicht in der Klärung der Frage über den Ursprung der irdischen Meere, sondern im Nachweis, dass es einen kontinuierlichen Zustrom von Wasser gemischt mit organischen Verbindungen gibt.“

Die Untersuchung wird in einem Fachartikel beschrieben, der in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Science erschienen ist.

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