Die Erde ist der einzige Planet im Sonnensystem mit viel Wasser und einem relativ großen Mond, der ihre Achse stabilisiert. Beides war für die Entwicklung von Leben auf der Erde unerlässlich. Planetologen der Universität Münster (Deutschland) konnten erstmals zeigen, dass das Wasser mit der Entstehung des Mondes vor 4,4 Milliarden Jahren auf die Erde kam.
Der Mond entstand, als die Erde von einem marsgroßen Körper, auch Theia genannt, getroffen wurde. Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass Theia aus dem inneren Sonnensystem in der Nähe der Erde stammt. Münsteraner Forscher können jedoch zeigen, dass Theia aus dem äußeren Sonnensystem stammt und große Mengen an Wasser auf die Erde gebracht hat. Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe von NatureAstronomie.
Von außen nach innen im Sonnensystem
Die Erde hat sich im inneren, "trockenen" Sonnensystem gebildet, so dass es etwas verwunderlich ist, dass es auf der Erde Wasser gibt. Um zu verstehen, warum dies der Fall ist, müssen wir in die Zeit zurückgehen, als sich das Sonnensystem vor etwa 4,5 Milliarden Jahren bildete. Aus früheren Studien wissen wir, dass das Sonnensystem so strukturiert war, dass die "trockenen" Materialien von den "feuchten" Materialien getrennt wurden: dieSogenannte "kohlenstoffhaltige" Meteorite, die relativ reich an Wasser sind, stammen aus dem äußeren Sonnensystem, während "nicht-kohlenstoffhaltige" Meteorite aus dem inneren Sonnensystem stammen.
Während frühere Studien gezeigt haben, dass kohlenstoffhaltige Materialien wahrscheinlich für die Bereitstellung von Wasser für die Erde verantwortlich waren, war nicht bekannt, wann und wie dieses kohlenstoffhaltige Material - Wasser - auf die Erde kam. "Wir verwenden Molybdän-Isotope, um diese Frage zu beantworten".
Molybdän-Isotope erlauben uns eine klare Unterscheidung zwischen kohlenstoffhaltigem und nicht-kohlenstoffhaltigem Material und stellen somit einen 'genetischen Fingerabdruck' des äußeren und inneren Sonnensystemmaterials dar", erklärt Dr. Gerrit Budde vom Institut für Planetologie in Münster und Hauptautor der Studie.
Die Messungen der Münsteraner Forscher zeigen, dass die Isotopenzusammensetzung des Molybdäns auf der Erde zwischen der von kohlenstoffhaltigen und nicht-kohlenstoffhaltigen Meteoriten liegt, was darauf hindeutet, dass ein Teil des Molybdäns auf der Erde aus dem äußeren Sonnensystem stammt. In diesem Zusammenhang spielen die chemischen Eigenschaften von Molybdän eine entscheidende Rolle, da es ein eisenliebendes Element ist und die meisten derDas heute zugängliche Molybdän im Erdmantel stammt also aus den letzten Phasen der Erdentstehung, während sich das Molybdän aus früheren Phasen ausschließlich im Erdkern befindet", erklärt Dr. Christoph Burkhardt, Zweitautor der Studie. Die Ergebnisse der Wissenschaftler zeigen somit erstmals, dass dieses kohlenstoffhaltige Material aus dem Erdmantel in denäußeren Sonnensystem spät auf der Erde ankamen.
Aber die Wissenschaftler gehen noch einen Schritt weiter
Sie zeigen, dass der größte Teil des Molybdäns im Erdmantel vom Protoplaneten Theia stammt, dessen Kollision mit der Erde vor 4,4 Milliarden Jahren zur Entstehung des Mondes führte. Da aber ein Großteil des Molybdäns im Erdmantel aus dem äußeren Sonnensystem stammt, bedeutet dies, dass auch Theia selbst aus dem äußeren Sonnensystem stammt. Nach Ansicht der Wissenschaftler war die Kollisionlieferte genug kohlenstoffhaltiges Material, um die gesamte Wassermenge auf der Erde zu erklären.
"Unser Ansatz ist einzigartig, denn er erlaubt es uns zum ersten Mal, die Entstehung von Wasser auf der Erde mit der Entstehung des Mondes zu verknüpfen, denn ohne den Mond gäbe es wahrscheinlich kein Leben auf der Erde", sagt Thorsten Kleine, Professor für Planetologie an der Universität Münster[Phys].
Gerrit Budde et al, Molybdän-Isotopic evidence for the late accretion of outer Solar System material to Earth, Natur Astronomie (2019).DOI: 10.1038/s41550-019-0779-y
