Ohne Wasser gäbe es kein Leben auf der Erde. Astronomen finden nun eine Erklärung, welche Rolle das lebenswichtige Molekül bei der Geburt von Planeten spielt.
Es ist eine der großen Fragen der Astronomie und der Evolution: Wie kam das Wasser auf die Erde – also jenes Element, das Leben, wie wir es kennen, überhaupt erst möglich macht?
Theorien dazu gibt es viele: Wasser könnte gewissermaßen mit vielen Meteoriten auf den noch jungen Planeten herabgeregnet sein. Eine andere Erklärung lautet, es stamme von Kometen, Gebilden aus Eis, Staub und Gestein, die durchs All rasen und hin und wieder auch die Bahnen von Planeten kreuzen. Einer dritten Theorie zufolge enthalten unsere Erde und vermutlich viele andere Planeten seit Beginn ihrer Entstehung bereits Wasser.
Nun haben Wissenschaftler eine überraschende Entdeckung gemacht, die dieser Theorie neue Nahrung gibt: So entdeckten Astronomen, dass sich um den sonnenähnlichen Stern HL Tauri, 450 Lichtjahre von der Erde entfernt, eine riesige Scheibe aus Wasserdampf bewegt. Sie enthält dreimal so viel Wasser wie alle Ozeane der Erde zusammen. Und: Sie befindet sich in einer Region von HL Tauri, in der vermutlich Planeten entstehen.
Exoplaneten: Wasserdampf in der habitablen Zone
Die Geburt von Planeten, da sind sich Forscher sicher, vollzieht sich in sogenannten proplanetaren Scheiben. Eine solche Scheibe besteht aus Staub, Gas und Gestein und zeigt immer dort ringförmige Lücken, wo ein sich bildender Planet Materie wie ein Magnet anzieht und dadurch wächst.
Dass auch Wasser bei der Planetenentstehung eine Rolle spielt, ist Astronomen längst bekannt. Doch nie zuvor war es ihnen gelungen, die Verteilung von Wasser in einer proplanetaren Scheibe zu bestimmen.
„Ich hätte nie gedacht, dass wir ein Bild von Ozeanen aus Wasserdampf in der gleichen Region aufnehmen können, in der sich wahrscheinlich ein Planet bildet“, sagt Stefano Facchini. Er ist Astronom an der Universität Mailand, Italien und leitete die am Donnerstag in “Nature Astronomy“ veröffentlichte Studie. Diese legt nahe, dass dieser Wasserdampf die chemische Zusammensetzung von Planeten beeinflussen könnte, die sich in diesen Regionen bilden.
„Es ist wirklich aufregend, in einem Bild direkt zu beobachten, wie Wassermoleküle aus eisigen Staubpartikeln freigesetzt werden“, sagt Elizabeth Humphreys, Astronomin bei der Europäische Südsternwarte (ESO), die ebenfalls an der Studie beteiligt war.
Blick aus der Wüste ins Universum
Diese Staubkörner, aus denen sich eine Scheibe zusammensetzt, sind die Keimzelle für die Entstehung von Planeten. Während sie den Stern umkreisen, kollidieren und verklumpen sie zu immer größeren Körpern. Wissenschaftlern zufolge ist es dort kalt genug, damit Wasser auf den Staubpartikeln gefrieren kann, so dass die Partikel besser zusammenkleben – ein idealer Ort für die Planetenbildung. „Unsere Ergebnisse zeigen, wie die Anwesenheit von Wasser die Entwicklung eines Planetensystems beeinflussen kann, so wie es vor etwa 4,5 Milliarden Jahren in unserem eigenen Sonnensystem der Fall war“, fügt Facchini hinzu.
Die Beobachtung von Wasser in so riesiger Entfernung mit einem bodengebundenen Teleskop ist keine leichte Aufgabe. Die Erdatmosphäre selbst enthält nämlich viel Wasserdampf, der die astronomischen Signale abschwächt.
Möglich machte die neuen Erkenntnisse eine ganz besonderes Teleskop: das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, kurz ALMA genannt. Es steht in der chilenischen Atacama-Wüste auf etwa 5000 Metern Höhe. In der hohen und trockenen Umgebung gibt es kaum Wasserdampf in der Atmosphäre. So ermöglicht der Blick ins All einen Blick weit zurück in die Geschichte der Erde.