Woher kommt unser Wasser?
Als unser Sonnensytem entstanden ist, wurden alle leichten Elemente, die nicht direkt von der Sonne eingefangen wurden mit Beginn der Sonnenwinde in die äußeren Bereiche des Sonnensystems verblasen, wo sie die Gasplaneten bildeten. Wasserstoff ist ja das leichteste Element überhaupt. Es müsste also auf jeden Fall verblasen werden. Selbst, wenn es damals bereits mit Sauerstoff zu Wasser verbunden gewesen war, waren die Bedingungen auf der jungen Erde doch so, dass es gasförmig gewesen sein muss. Die Temperaturen waren wohl auch zu hoch, um es in Mineralen zu binden, die noch dazu nicht einmal auskristallisiert waren und auch die Druckbedingungen dürften wohl kaum ausgereicht haben, um eine Ausgasung zu verhindern. Ebenso dürfte die gravitative Trennung der Erde in den schweren Kern und die nach oben hin immer leichteren weiteren Sphären recht schnell von statten gegangen sein. Auch verfügte die Erde damals noch nicht über ein Magnetfeld, das der Wirkung der Sonnenwinde entgegenwirken hätte können. Demnach müsste also alles Wasser, das wir heute haben erst durch Meteoriten eingetragen worden sein, und wie sich Zeit, gibt es auch heute noch zahlreiche Meteorite, die Wasser auf die Erde bringen.
Nun endet aber auch schon die schöne Stimmigkeit der Theorie. Ohne Wasser wäre die Plattentektonik nie in Gang gekommen und erst mit einer funktionierenden Plattentektonik wäre die Erde in der Lage gewesen ein Schutzschild zu errichten, dass vor der Verblasung schützt. Dazu hätte aber das Wasser erstmal in große Tiefen von um die 400 km gelangen müssen. Heute geschieht dies in den Subduktionszonen der Ozeane. Wo wassergesättigtes Gestein bis in die Asthenosphäre transportiert wird. Zu schnelle Entgasung wird dabei durch die aufliegende Lithosphäre verhindert, da das Wasser dort lediglich entlang von Spalten transportiert werden kann. Diese Lithosphäre war auf der jungen Erde aber noch nicht vorhanden, was bedeutet, dass das Wasser zu schnell wieder entwichen wäre. Theoretisch mögliche, fast reine Wassermeteoriten wären von ihrer Viskosität her nicht in der Lage, tief genug einzudringen, egal, wie schnell sie wären.
Die Wissenschaft ist heute noch nicht in der Lage, dieses Problem zu lösen. Ein möglicher Ansatz, wie ich ihn mir vorstelle, wäre der, dass es damals wohl noch riesige Planetisimale im All gegeben haben muss, was ja nicht unmöglich ist. Immerhin sind ja die inneren Planeten dadurch entstanden, dass sich die Planetisimale zusammengeballt haben. Nun müsste ein solcher Planetisimal folgende Eigenschaften haben: Er müsste groß genug sein, um einer zu raschen Aufschmelzung in der noch heißen Erde entgegenzuwirken und er müsste reichlich Wasser in sich bergen, entweder direkt gebunden in den Mineralen, oder als Kluft- bzw Hohlraumwasser. Wenn einige davon an den richtigen Stellen nun über die Zeit verteilt ihr Wasser abgeben würden, könnte es ausgereicht haben, um die Plattentektonik in Gang zu bringen.
Aber auch hier ergibt sich ein Problem: Wie kommt das Wasser in die Planetisimale? Das funtioniert einigermaßen vernünftig nur dann, wenn es sich bereits um Bruchstücke eines bereits vergangenen Planeten handelt, was das Problem aber nur verlagern würde.
Besser passen würde wohl die Lösung, dass die Erde bereits teilweise erstarrt gewesen sein muss. Solange die Hitze noch groß genug war, konnte die Konvektion auch ohne Wasser funktionieren, da der geothermische Gradient damals noch groß genug war, um das Gestein über den Solidus zu bringen (heute wäre das ohne Wasser ja nicht mehr der Fall). Durch eine noch nicht ganz so dicke Kruste könnten noch zahlreiche Meteoriten eingedrungen sein und so eine gewisse menge an Wasser dort induziert haben.
Allerdings ist die Sache nun die, dass die Kruste früher dicker war, als heute. Durch die größere Hitze kam es nämlich zu einer stärkeren Schmelzdifferenziation und somit zu einer erhöhten Bildung von Krustenmaterial (im wesentlichen Granite). Dies bezieht sich freilich nicht auf die gesamte lithosphäre, von der die Kruste ja nur ein Teil ist. Dennoch müsste aber eine gehörige Menge Wasser in der relativ kurzen Periode eingedrungen sein, in der die Lithosphäre noch nicht dick genug war, um ein Durchdringen zu verhindern. Nach Ansicht einiger Forscher war die Zeit aber zu gering. So gab es mit Sicherheit schon vor 4 Mrd a eine funtionierende Plattentektonik, eventuell sogar schon vor 4,2 Mrd a. Wie viel Zeit bleibt da noch, wenn sich die Erde ja zunächst erstmal abkühlen musste, um überhaut erstmal fest genug zu sein, um das Wasser zu halten?
Vielleicht sieht ja jemand eine Lösung, die bisher noch niemand gesehen hat...?
Nun endet aber auch schon die schöne Stimmigkeit der Theorie. Ohne Wasser wäre die Plattentektonik nie in Gang gekommen und erst mit einer funktionierenden Plattentektonik wäre die Erde in der Lage gewesen ein Schutzschild zu errichten, dass vor der Verblasung schützt. Dazu hätte aber das Wasser erstmal in große Tiefen von um die 400 km gelangen müssen. Heute geschieht dies in den Subduktionszonen der Ozeane. Wo wassergesättigtes Gestein bis in die Asthenosphäre transportiert wird. Zu schnelle Entgasung wird dabei durch die aufliegende Lithosphäre verhindert, da das Wasser dort lediglich entlang von Spalten transportiert werden kann. Diese Lithosphäre war auf der jungen Erde aber noch nicht vorhanden, was bedeutet, dass das Wasser zu schnell wieder entwichen wäre. Theoretisch mögliche, fast reine Wassermeteoriten wären von ihrer Viskosität her nicht in der Lage, tief genug einzudringen, egal, wie schnell sie wären.
Die Wissenschaft ist heute noch nicht in der Lage, dieses Problem zu lösen. Ein möglicher Ansatz, wie ich ihn mir vorstelle, wäre der, dass es damals wohl noch riesige Planetisimale im All gegeben haben muss, was ja nicht unmöglich ist. Immerhin sind ja die inneren Planeten dadurch entstanden, dass sich die Planetisimale zusammengeballt haben. Nun müsste ein solcher Planetisimal folgende Eigenschaften haben: Er müsste groß genug sein, um einer zu raschen Aufschmelzung in der noch heißen Erde entgegenzuwirken und er müsste reichlich Wasser in sich bergen, entweder direkt gebunden in den Mineralen, oder als Kluft- bzw Hohlraumwasser. Wenn einige davon an den richtigen Stellen nun über die Zeit verteilt ihr Wasser abgeben würden, könnte es ausgereicht haben, um die Plattentektonik in Gang zu bringen.
Aber auch hier ergibt sich ein Problem: Wie kommt das Wasser in die Planetisimale? Das funtioniert einigermaßen vernünftig nur dann, wenn es sich bereits um Bruchstücke eines bereits vergangenen Planeten handelt, was das Problem aber nur verlagern würde.
Besser passen würde wohl die Lösung, dass die Erde bereits teilweise erstarrt gewesen sein muss. Solange die Hitze noch groß genug war, konnte die Konvektion auch ohne Wasser funktionieren, da der geothermische Gradient damals noch groß genug war, um das Gestein über den Solidus zu bringen (heute wäre das ohne Wasser ja nicht mehr der Fall). Durch eine noch nicht ganz so dicke Kruste könnten noch zahlreiche Meteoriten eingedrungen sein und so eine gewisse menge an Wasser dort induziert haben.
Allerdings ist die Sache nun die, dass die Kruste früher dicker war, als heute. Durch die größere Hitze kam es nämlich zu einer stärkeren Schmelzdifferenziation und somit zu einer erhöhten Bildung von Krustenmaterial (im wesentlichen Granite). Dies bezieht sich freilich nicht auf die gesamte lithosphäre, von der die Kruste ja nur ein Teil ist. Dennoch müsste aber eine gehörige Menge Wasser in der relativ kurzen Periode eingedrungen sein, in der die Lithosphäre noch nicht dick genug war, um ein Durchdringen zu verhindern. Nach Ansicht einiger Forscher war die Zeit aber zu gering. So gab es mit Sicherheit schon vor 4 Mrd a eine funtionierende Plattentektonik, eventuell sogar schon vor 4,2 Mrd a. Wie viel Zeit bleibt da noch, wenn sich die Erde ja zunächst erstmal abkühlen musste, um überhaut erstmal fest genug zu sein, um das Wasser zu halten?
Vielleicht sieht ja jemand eine Lösung, die bisher noch niemand gesehen hat...?
)
Kommentar