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HERSCHEL
Stammt das irdische Wasser von Kometen?
von Stefan Deiters
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6. Oktober 2011

Mit Hilfe des europäischen Infrarot-Weltraumteleskops Herschel fanden Wissenschaftler nun neue Hinweise darauf, dass das irdische Wasser durch Einschläge von Kometen auf die Erde gelangt sein könnte. Die Forscher entdeckten bei Beobachtungen des Kometen Hartley 2, dass dessen Wasser nahezu die gleiche Zusammensetzung hat wie das der Ozeane der Erde.

Hartley 2

Die Bahn des Kometen Hartley 2 im Verhältnis zu den Bahnen der fünf inneren Planeten. Der Komet hatte sich am 20. Oktober 2010 der Erde bis auf 19,45 Millionen Kilometer angenähert. Rechts ist ein Bild des Kometen zu sehen, das mit dem Instrument PACS an Bord von Herschel gemacht wurde, die beiden Linien sind die Wasser-Daten von HIFI. Bild: ESA / AOES Medialab; Herschel / HssO Consortium [Großansicht]

Die Frage, woher das Wasser auf der Erde stammt, ist weniger leicht zu beantworten, als man vielleicht zunächst denken mag: Nach ihrer Entstehung war unser Planet nämlich zunächst so heiß, dass alles ursprünglich einmal vorhandene Wasser verdampft sein muss. Trotzdem sind heute zwei Drittel der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt. Das lebenswichtige Nass muss also - nachdem die Erde sich abgekühlt hatte - irgendwie wieder auf den Planeten gelangt sein.

Als mögliche außerirdische Quelle für Wasser fallen einem schnell Kometen ein, die auch gerne als "schmutzige Schneebälle" bezeichnet werden. Ihre Bahnen führen sie zudem immer wieder ins innere Sonnensystem, so dass Kollisionen mit Planeten nicht unwahrscheinlich erscheinen, insbesondere in der turbulenteren Anfangsphase des Sonnensystems, als noch deutlich mehr Brocken herumvagabundierten. Sogar heute kommt es noch zu Kollisionen zwischen Kometen und Planeten, wie beispielsweise der eindrucksvolle Zusammenstoß von Shoemaker-Levy 9 mit Jupiter im Jahr 1994 zeigte.

Allerdings hatten Astronomen bislang erhebliche Probleme, diese schöne Theorie auch mit Beobachtungen zu verifizieren. Dazu interessieren sie sich insbesondere für eine spezielle Form von Wasserstoff, sogenanntes Deuterium, das in jedem Wasser zu einem bestimmten Anteil vorhanden ist. Deuterium ist zusammen mit Wasserstoff unmittelbar nach dem Urknall entstanden. Seitdem steht auch das globale Verhältnis der beiden Atomarten zueinander fest.

Lokal kann dieses Verhältnis jedoch ganz verschieden sein: So können die Umweltbedingungen bei der Entstehung von Eis im Weltall dafür sorgen, dass es wahrscheinlicher oder unwahrscheinlicher ist, dass in einem Wassermolekül, das normalerweise aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen besteht, eines der Wasserstoffatome durch ein Deuteriumatom ersetzt wird. Durch den Vergleich des Deuteriumanteils des Wassers in den Ozeanen der Erde mit dem von Wasser in Kometen oder anderen Objekten, können Astronomen somit feststellen, ob die betreffenden Objekte als Wasserquelle für die Erde überhaupt in Frage kommen.

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Und genau hier lag das Problem: Alle Kometen, die man bislang untersucht hatte, wiesen einen Deuteriumgehalt auf, der doppelt so hoch war wie der in den Ozeanen der Erde. Diese Kometen können also nur zu einem geringen Teil für das Wasser auf der Erde verantwortlich sein. Die Astronomen hatten deswegen schon Meteoriten als Wasserquelle in Verdacht, obwohl diese deutlich weniger Wasser enthalten als Kometen.

Die jetzt vorgestellten Beobachtungen des Kometen Hartley 2 könnten die Lage allerdings wieder ändern: Mit dem Instrument HIFI an Bord des europäischen Weltraumteleskops Herschel gelang es den Forschern nachzuweisen, dass zumindest dieser Komet Wasser mit einer ozeanähnlichen Zusammensetzung enthält. "Das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff ist fast identisch mit dem des Wassers in den Ozeanen der Erde", erläutert Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau, der das Forscherteam leitete. Herschel hatte Hartley 2 vor rund einem Jahr beobachtet, als sich der Komet auf seinem Weg durch das innere Sonnensystem in Erdnähe befand.

Doch warum ist Hartley 2 anders als die zuvor untersuchten Kometen? Dies könnte an seinem Ursprungsort liegen: Harley 2 stammt aus dem Kuipergürtel, einer Region jenseits der Bahn des äußersten Planeten Neptun. Alle anderen bislang untersuchten Kometen stammen zwar aus der Oortschen Wolke, die noch deutlich weiter entfernt ist als der Kuipergürtel, entstanden aber vermutlich in der Nähe von Jupiter und Saturn und wurden später durch den gravitativen Einfluss der Gasriesen in die äußersten Randbereiche des Sonnensystems katapultiert.

Nach den neuen Beobachtungen könnte das Wasser in den Ozeanen der Erde also tatsächlich durch Kometen auf den Planeten gelangt sein, allerdings nur durch Kometen, die in den äußeren Bereichen des Sonnensystems entstanden sind. In diesen kälteren Regionen könnte sich Wassereis gebildet haben, dessen Deuteriumanteil sich deutlich von dem des Wassers unterscheidet, das sich im wärmeren inneren Sonnensystem gebildet hat.

Die Astronomen wollen mit Herschel nun weitere Kometen untersuchen, um ihre These zu verifizieren. "Durch diese Entdeckung von Herschel wurde eine alte und sehr interessante Diskussion wiederbelebt", freut sich Göran Pilbratt, Projektwissenschaftler für Herschel bei der ESA. "Jetzt sind wir gespannt, zu welchen Schlüssen diese Entdeckung schließlich führt."

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siehe auch
EPOXI: Schneesturm auf Komet Hartley 2 - 25. November 2010
EPOXI: Eindrucksvoller Blick auf Hartley 2 - 5. November 2010
Kometen: Neuer Kometen-Typ im Asteroidengürtel? - 24. März 2006
ISO-Beobachtungen: Wann floss Wasser auf der Erde? - 21. Januar 2002
Erde: Kleine Kometen als Wasserlieferanten - 5. März 2001
Links im WWW
Herschel, Seiten der ESA
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