Seit wann gibt es Wasser auf der Erde?

slanting

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Bedenkt man die Entstehungsgeschichte der Erde, stellt sich mir die Frage, wie es zu Wasser auf der Erde, insbesondere in diesen Mengen kommt?

Gibt es hierzu Erkenntnisse?
 

DungeonKeeper1

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Ist es nicht so, dass das Wasser durch Kometeneinschläge den Stoff zu uns brachten???
Ich glaub, dass dürfte die Antwort sein, lasse mich aber eines besseren gern belehren.

Stefan
 

Bynaus

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Soviel ich weiss, gibt es Anzeichen für flüssiges Wasser auf der Erde bereits aus einer Zeit vor 4 Milliarden Jahren. Erst kürzlich wurden uralte Gesteine entdeckt, in denen es Hinweise auf flüssiges Wasser in jener Zeit gibt.

Edit: Die Kometeneinschläge können nicht die einzige Erklärung sein, da die Ozeane der Erde ein anderes Wasserstoff / Deuterium - Verhältnis haben als Kometen (zumindest als jene, die man untersucht hat, wie z.B. Halley).
 

slanting

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Katastrophen und Verdunstung

Wann ja, welche Wirkung hatten planetare Katstrophen (Kollisionen mit Mondentstehung) und die hohen Temperaturen (Verdunstung). Welcher Anteil kam erst später durch Einschlag?
 

Bynaus

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Die Mondentstehung war lange davor - vor ca. 4525 Mio Jahren ist der Mond-Magmaozean kristallisiert. Vor etwa 3.8 Milliarden Jahre war die heftigste Phase des Meteoriten-Bombardements vorbei... seither gibt es wohl flüssiges Wasser in grossen Mengen.

Ich kann mich täuschen, aber wenn ich das richtig in Erinnerung habe, kann man nur 10% des Wassers in den Ozeanen durch Kometeneinschläge erklären. Der Rest muss aus der Erde ausgegast sein.
 

DungeonKeeper1

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Jo, das mit dem "ausgasen" ist mir bekannt, aber ich dachte immer, dass eben, als die Erde noch ein flüssiger "Brocken" war, das Wasser der Kometen sich mit der Erde verbunden hat, und dann erst ausgaste??
Also da kann ich mich natürlich auch irren.


Fakt ist: Erst vor gar nciht so langer Zeit ist entdeckt worden, dass sich im Erdmantel noch immer gigantische Mengen Wasser befinden. Gelöst im noch nicht flüssigen Gestein.

Stefan
 

Bynaus

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Ja, das "Vermischen" hat sicherlich auch stattgefunden - aber auch nach der eigentlichen Bildung ist bestimmt eine grosse Anzahl Kometen auf die Erde niedergegangen, und ich weiss jetzt nicht, welcher Prozess wichtiger war.

Es ist aber nicht so, dass zwingend alles Wasser, das in der Erde "eingebaut" wurde, von Kometen stammt. Auch heutige Asteroiden enthalten z.T. grosse Anteile an Wasser.
 

aeolos

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Die Bausteine der Erde enthielten Wasser

Planetologen nehmen an, dass die Erde durch die Zusammenballung von Meteoriten entstand, die in ihrer Zusammensetzung ungefähr den sogenannten 'kohligen Chonondriten' entsprachen. Sie nehmen weiterhin an, dass die noch immer gelegentlich auf der Erde auftreffenden 'kohligen Chondriten' Überbleibsel aus der Zeit der Bildung der Planeten sind; jedenfalls sind sie alle gleich alt und vermutlich ein winziges bisschen älter als die Erde. Diese Meteoriten enthalten einige Prozent Wasser, z.T. an Minerale gebunden. Die Erde enthielt daher nach diesen Vorstellungen von Anfang an eine Menge Wasser. Dies ist auch nicht gleich beim Schmelzen der Erde 'entgast', weil Gesteinsschmelzen (Magmen) einige Prozent Wasser enthalten können (die Entgasung bei Vulkanen wird durch die Abkühlung des Magmas hervorgerufen, da heißes Magma mehr Wasser enthalten kann als 'kaltes' Magma).
Ob zusätzliches wasser von Kometen notwendig war, um die Ozeanen zu füllen ist noch unklar; mir scheint es eher eine Zugabe zu sein.
 

Martin

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Aeolos hat recht, die Erde enthielt wahrscheinlich von Anfang an Wasser. Allerdings ist es nicht ganz richtig, der Wassergehalt eines Magmashängt vor allem von der chemischen Zusammensetzung und dem Druck ab. So kann ein SiO2 reiches Magma (Granit z.B.) mehr Wasser lösen, als ein SiO2 armes (z.B. Basalt). Typischer MORB (Mid - Ocean - Ridge - Basalt) enthält ungefähr 0,5% Wasser (unalteriert, meistens reagieren die noch mit dem Meerwasser -> Black Smoker). Ich habe gerade eine Arbeit über die Chromit Genese unter Mitwirkung von Wasser geschrieben, eine interessante Hypothese. Chromite sind an Mantelgesteine gebunden, also Sachen die aus richtig großer Tiefe kommen, und wenn das so funktioniert, sollte schon mehr als 1% Wasser darin sein. Und das würde dann wahrscheinlich aus der Anfangszeit der Erde stammen.

Martin
 

aeolos

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Martin schrieb:
..., die Erde enthielt wahrscheinlich von Anfang an Wasser. Allerdings ist es nicht ganz richtig, der Wassergehalt eines Magmashängt vor allem von der chemischen Zusammensetzung und dem Druck ab. So kann ein SiO2 reiches Magma (Granit z.B.) mehr Wasser lösen, als ein SiO2 armes (z.B. Basalt). Typischer MORB (Mid - Ocean - Ridge - Basalt) enthält ungefähr 0,5% Wasser (unalteriert, meistens reagieren die noch mit dem Meerwasser -> Black Smoker). ...
Martin

Was Martin schreibt ist richtig, aber in den ersten 100 bis 200 Millionen Jahren der erde gab's sowieso nur basaltische (und für Spezialisten: auch komatiitische) Magmen, die enthalten wenig, aber immerhin bei hohen Temperaturen und Drucken über 1 % Wasser. Granit-ähnliche Gesteine gab's wohl erst von 4,3 Milliarden Jahren; in denen kristallisierten auch die ältesten Zirkone, die man bis jetzt gefunden hat. Und diese ältesten Minerale, die man auf der Erde gefunden hat, enthalten schon Hinweise, dass es größere Mengen Oberflächenwasser gab (ob das schon Ozeane waren, kann man noch nicht sagen).
 
Zuletzt bearbeitet:

Kosmicman

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Wenn ich so hier lese, könnte das bedeuten, dass der Meeresanstieg, den man beobachtet auch nicht nur alleine auf die Schuld der Menschen zurückführen kann.???... da das Wasser der Erde immer noch zunimmt...
 

Martin

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Das mit den Klimaveränderungen ist sowieso eine komplizierte Sache, inwieweit der Mensch damit zu tun hat, ist nicht geklärt (ohne damit behaupten zu wollen, dass es keine anthropogenen Einflüße gibt). Das Klima auf der Erde war nie eine stabile Sache, und wird es auch nie sein.
Was den Meerespiegelanstieg angeht, so kommt sich von außen (Kometen, Vulkane) kaum was an Wasser dazu. Es wird duch verschiedene Prozesse sogar Wasser verbraucht. Der größte Teil des Meersspiegelanstieges geht auf die Freisetzung von Wasser aus Inlandeisgletschern zurück, lokal spielen auch andere Effekte eine Rolle (Landabsenkungen usw.).

Maritn
 

MiniAstrophysikerin

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hi

Ich hätte nun auch gesagt das die Erde von anfanf an Wasser hatte,

aber eis ist doch auch nen anzeichen von Wasser ... aber warum

LG
yvonne
 

mac

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Hallo Bynaus,
Edit: Die Kometeneinschläge können nicht die einzige Erklärung sein, da die Ozeane der Erde ein anderes Wasserstoff / Deuterium - Verhältnis haben als Kometen (zumindest als jene, die man untersucht hat, wie z.B. Halley).
gibt es eigentlich eine Erklärung für dieses unterschiedliche Verhältnis?

Herzliche Grüße

MAC
 

Mahananda

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Hallo alle miteinander,

wenn das Wasser der Erde in dieser Menge aus Ausgasungen entstanden ist, dann ergibt sich für mich die Frage, warum die Venus bei fast identischer Masse und Zusammensetzung nicht ebenso viel Wasser enthält. Zwar gibt es dort die dicke Wolkendecke, aber deren Wassermenge kommt nicht annähernd an die der irdischen Ozeane heran. Die hohen Temperaturen auf der Oberfläche würden erklären, warum sich dort keine Ozeane halten, aber bei fast identischer Wassermenge müssten die Wolken noch um ein Vielfaches dichter und die Schicht als ganze dicker sein. Die größere Sonnennähe würde möglicherweise einen größeren Teil des Wassers aufspalten als das auf der Erde geschehen könnte, aber so viel ich weiß, ist ohnehin fast das gesamte Venuswasser als Schwefelsäure gebunden, so dass die Sonnenstrahlung möglicherweise nicht ausreicht, um vorhandenes Wasser zu spalten und via Sonnenwind als Wasserstoffgas ins All zu blasen. Es scheint mir daher so zu sein, dass das Vorhandensein von Wasser in diesen Mengen auf der Erde das Resultat eines seltenen und zufälligen Ereignisses ist. Für einen Planeten, der sich innerhalb der solaren "Schneegrenze" (ca. 3 AE) befindet, sind Ozeane eine Anomalie. Zwar gibt es auf dem Mars nicht wenig Eis, aber gemessen an den irdischen Wasserressourcen sind diese auch im Verhältnis gesehen eher marginal. Folglich muss die Wasserquelle der Erde eine andere gewesen sein. Ausgasungen und Kometeneinschläge, die es in vergleichbarem Maße auch bei Venus und Mars gegeben haben muss, können bestenfalls eine kleine Zugabe gewesen sein.

Viele Grüße!
 

Bynaus

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wenn das Wasser der Erde in dieser Menge aus Ausgasungen entstanden ist, dann ergibt sich für mich die Frage, warum die Venus bei fast identischer Masse und Zusammensetzung nicht ebenso viel Wasser enthält.

Nun, offensichtlich sind die Temperaturen nicht so, dass flüssiges Wasser existieren könnte: und in Form von Wasserdampf wird das Wasser in der Atmosphäre dissoziiert (durch UV-Strahlung der Sonne). Der Wasserstoff entweicht, der Sauerstoff bleibt zurück und verbindet sich mit Oberflächengesteinen. Und natürlich ist ein grosser Teil des Wassers mit Schwefel zu Schwefelsäure verbunden. Alles Wasser, das aus dem Planeteninnern "nachfliesst", geht entweder direkt oder über den Umweg der Schwefelsäure den Weg zur Dissoziation in der Hochatmosphäre.

Auf der Erde stimmten eben viele Faktoren so überein, dass diese Wassermenge zustande kam. Ich hab das mal etwas auführlicher in diesem Artikel behandelt: http://www.final-frontier.ch/Wasser_Wuestenwelten
 

Mahananda

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Hallo Bynaus,

habe gerade deine Seite überflogen. Im Grunde bestätigt das die These, dass die Wassermenge der Erde eher als Anomalie zu werten ist. Noch einmal zur Venus: Du sagst, infolge der Dissoziation des Wassers würde der Großteil davon entweder in den Weltraum als Wasserstoff entweichen oder als Sauerstoff in Gestalt von Oxiden u.a. im Boden gebunden sein. Genau das erscheint mir hier zweifelhaft. Die Venusatmosphäre besteht vor allen Dingen aus Kohlenstoffdioxid, ist somit - was chemische Reaktionspartner angeht - bereits mit Sauerstoff gesättigt. Die Oberflächengesteine bestehen vor allen Dingen aus Silikaten, welche ebenfalls sehr reaktionsträge sind. Auf der Erde führte freigesetzter Sauerstoff aus der Photosynthese zur Oxidation des Eisen (II) oxids zu Eisen (III) oxid, aber - im wässrigen Medium! Die heute noch vorhandenen Roteisenerzlager liegen als Sedimentgestein vor. Auf dem Mars gibt es ebenfalls Roteisenerz auf der Oberfläche, so dass er rötlich erscheint. Doch auch Mars hatte eine "feuchte" Entwicklungsphase, bevor seine Atmosphäre ausdünnte. Es kann zwar sein, dass die Venus kurz nach ihrer Entstehung ebenfalls über nennenswerte Wassermengen verfügte, die eine Oxidation des Oberflächengesteins ermöglichte. Nach dem Einsetzen des Treibhauseffekts dürfte dies jedoch zum Erliegen gekommen sein. Der infolge Dissoziation freigesetzte Sauerstoff müsste, wenn er sich nicht spontan wieder mit Wasserstoff verbunden hätte, ebenfalls aufgespalten worden sein und mit sich selbst zu Ozon reagiert haben. Eine Ozonschicht wiederum filtert die UV-Strahlung und bewirkt einen Abbruch der Dissoziation. Doch eine Ozonschicht fehlt in der Venusatmosphäre. Das kann eigentlich nur bedeuten, dass die Venus von vornherein nur sehr wenig Wasser enthielt. Zudem wäre eine Oxidation der Oberfläche nur auf die obersten Schichten beschränkt geblieben, da es keine Plattentektonik wie auf der Erde gibt und somit keine Durchmischung des Mantelmaterials. Die gefundenen vulkanischen Aktivitäten sind lediglich Ausgasungen und müssten bei hinreichender Aktivität die durch Dissoziation verlorengegangenen Wasserreserven eigentlich ausgeglichen haben.

Viele Grüße!
 

Bynaus

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Die Venus enthielt mit grosser Wahrscheinlichkeit eine typische Menge Wasser für "steinige" Objekte im Sonnensystem, gebunden in Silikaten und Porenräumen - warum sollte es nicht so sein? Bei der Entstehung der Planeten wurden die Planetesimale nach Computermodellen ziemlich durcheinander gewirbelt, so dass man erwarten würde, dass im Schnitt die gleichen Materialien eingebaut wurden. Später gab es bestimmt Vulkanismus auf der Venus, und dabei wurde das Wasser freigesetzt. Irgendwohin muss es danach verschwunden sein. Möglich, dass die Oberfläche zuerst noch Wasser enthielt: die Oberflächengesteine sind nämlich wie jene des Mars rot und teilweise oxidiert.

Ich hab mal in meinem schlauen Buch zur Venus nachgesehen (Treatise of Geochemistry 1 - Meteorites, Comets and Planets: Kapitel 1.19 "Venus", 487ff). Die Konzentration von Wasserdampf beträgt nur gerade 30 ppm und ist denoch das wichtigste Wasserstoffreservoir auf dem Planeten. Das D/H-Verhältnis deutet darauf hin, dass Venus einst viel mehr Wasser enthielt: man schätzt eine Wassermenge von global ~530 m Tiefe. Oxidation von Eisen wird als Prozess, der über längere Zeitskalen stattfindet, beschrieben. Natürlich läuft dieser Prozess im wässerigen Medium schneller ab.

Es werden noch weitere Prozesse beschrieben, die Sauerstoff aus der Atmosphäre entfernen, etwa die Oxidation von CO oder SO2.

Zudem wäre eine Oxidation der Oberfläche nur auf die obersten Schichten beschränkt geblieben, da es keine Plattentektonik wie auf der Erde gibt und somit keine Durchmischung des Mantelmaterials.

Die heutige Oberfläche der Venus ist nur etwa 700 Mio Jahre alt (Kraterzählungen). Das heisst, es muss einen Prozess geben, der die Oberfläche erneuert, vielleicht episodische Vulkanausbrüche, die grosse Teile der Oberfläche ersetzen. Die heutige Oberfläche ist oxidiert: wenn es also innerhalb der letzten 700 Mio Jahre kein Wasser auf der Oberfläche gegeben hat, dann ist die Oxidation der Oberflächengesteine ohne Wasser vonstatten gegangen.
 
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