Das Rätsel der außerirdischen Ozeane findet seine Lösung vielleicht im Herzen der sich bildenden Planeten selbst. Ein internationales Forschungsteam hat experimentell nachgewiesen, wie Wasser spontan während der Entstehung von Welten entstehen könnte, die junge Sterne umkreisen. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven auf die Entstehung lebensfreundlicher Bedingungen in unserer Galaxie.
Dieser wissenschaftliche Durchbruch könnte die alte Debatte über den Ursprung des irdischen Wassers beenden. Während die vorherrschende Hypothese sein Erscheinen den Einschlägen von Kometen oder Asteroiden zuschrieb, zeigen die kürzlich in
Nature veröffentlichten Arbeiten einen wichtigen internen Produktionsmechanismus. Die extremen Bedingungen während der planetaren Akkretion scheinen chemische Reaktionen zu begünstigen, die große Wassermengen erzeugen.
Das Labor der entstehenden Welten
Die Rekonstruktion der ursprünglichen Planetenbedingungen erforderte spezielle Geräte, die ansonsten unzugängliche Umgebungen nachbilden können. Die Forscher verwendeten eine Diamantstempelzelle, die es ermöglichte, Gesteinsproben in geschmolzenem Zustand zwischen zwei Diamantspitzen extrem zu komprimieren. Dieses Instrument setzte die Materie Drücken aus, die 600.000-mal höher waren als der irdische Atmosphärendruck.
Die bei den Experimenten erreichten Temperaturen überschritten 4.000°C und simulierten präzise die Tiefen eines geschmolzenen Planeten. Diese Parameter entsprechen denen während der Akkretionsphase, in der junge Welten von dichten, wasserstoffreichen Atmosphären umhüllt sind. Diese besondere Konfiguration spielt eine entscheidende Rolle im beobachteten Prozess.
Der in der Ur-Atmosphäre vorhandene Wasserstoff wirkt wie eine thermische Decke, die die Magmaozeane über Millionen von Jahren im flüssigen Zustand hält. Während dieser langen Zeit löst sich das Gas reichlich im geschmolzenen Silikat und löst chemische Reaktionen mit eisenhaltigen Oxiden aus. Das Team beobachtete, dass diese Wechselwirkung schließlich beträchtliche Mengen an flüssigem Wasser produziert.
Eine kosmische Wasserfülle
Diese Entdeckung verändert unser Verständnis der Wasserverteilung in der Milchstraße. Planeten vom Typ Sub-Neptun, die die häufigste Kategorie von Exoplaneten darstellen, sind ideale Kandidaten für diesen Mechanismus. Ihre innere Struktur, bestehend aus einem felsigen Kern, umgeben von einer dicken Wasserstoffhülle, schafft perfekte Bedingungen für die Wasserentstehung.
Die Wasserproduktion erscheint nun als natürliche Folge der Planetenentstehung und nicht als außergewöhnliches Phänomen. Diese Perspektive erweitert erheblich die Anzahl potenziell bewohnbarer Welten in unserer Galaxie. Die im Labor beobachteten Reaktionen deuten darauf hin, dass Wasser ein systematisches Nebenprodukt der Entwicklung felsiger Planeten mit Ur-Atmosphären sein könnte.
Die in
Nature veröffentlichte Studie zeigt, dass die Chemie zwischen dem Planetenmantel und der Atmosphäre die Zusammensetzung von Exoplaneten nachhaltig beeinflusst. Diese Wechselwirkung bestimmt nicht nur die Anwesenheit von Wasser, sondern auch die innere Struktur und die atmosphärische Entwicklung der Planeten. Die Kenntnis dieser grundlegenden Prozesse sollte unseren Ansatz bei der Suche nach biologischen Signaturen außerhalb unseres Sonnensystems verändern.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Nature