Schwefel war entscheidend für das erste Wasser auf der Erde

Ein chemisches Element, das nicht einmal in H2O vorkommt - Schwefel - ist der Grund, warum die Erde zuerst ihr Wasser bekam, wie eine neue Studie feststellt, die eine ähnliche Behauptung vor einem Jahr unterstützte. Die Entdeckung bedeutet, dass unser Planet mit allem geboren wurde, was er brauchte, um sein eigenes Wasser zu schaffen, und es deshalb nicht aus einer anderen Quelle empfangen musste.

Wasser ist für das irdische Leben unerlässlich, aber die Erde bildete sich in einer Region um die junge Sonne herum, die so heiß war, dass der Planet trocken hätte sein sollen. Jetzt kommen zwei unabhängige Studien zu einem bestimmten Typ von Meteoriten zum gleichen Schluss: Viel Wasserstoff - eine Schlüsselkomponente von Wasser - gelangte nicht als H2O zur Erde, sondern band sich stattdessen mit Schwefel. Dadurch konnte der Wasserstoff die Hitze überleben und sich später mit Sauerstoff, dem häufigsten Element in der Erdkruste, verbinden, um Wasser zu schaffen.

"Diese beiden Studien stützen sich gegenseitig enorm, und ich glaube, ihre Geschichte wird wirklich überzeugend", sagt Alessandro Morbidelli, ein Planetenwissenschaftler am Observatorium Côte d'Azur in Nizza, Frankreich, der nicht Teil eines der Forschungsteams war.

Die vier Planeten, die der Sonne am nächsten sind - Merkur, Venus, Erde und Mars - bildeten sich alle im inneren Teil der solaren Nebel, der Scheibe aus Gas und Staub, die um die junge Sonne rotierte. Die innere Region des solaren Nebels war so dicht, dass sie durch Reibung enorm aufgeheizt wurde und austrocknete. Viele Forscher haben daher vorgeschlagen, dass die Erde ihr Wasser nur erhielt, nachdem eisbeladene Asteroiden und Kometen, die weit von der Sonne entfernt geboren wurden, auf die Erde aufprallten.

Im Jahr 2020 berichteten Forscher jedoch überraschend: Wasserstoff existiert in seltenen Meteoriten, die als Enstatit-Chondrite bekannt sind und unseren Planetenbausteinen ähneln. Die Entdeckung deutete darauf hin, dass die Bausteine der Erde von Anfang an reichlich Wasserstoff besaßen, fanden Laurette Piani, Kosmochemikerin an der Universität von Lothringen in Vandœuver-lès-Nancy, Frankreich, und ihre Kollegen.

Aber einige Wissenschaftler zweifelten an dem Ergebnis. Sie befürchteten, dass Wasser auf der heutigen Erde die Meteoriten mit Wasserstoff kontaminiert hatte.

Letztes Jahr berichteten die Forscher in Frankreich, dass der Wasserstoff in den Enstatit-Chondriten an Schwefel gebunden ist. Nun hat ein weiteres Team entdeckt, dass der Großteil des Wasserstoffs in Pyrrhotit eingeschlossen ist, einem bronzegefärbten eisenhaltigen Sulfidmineral, berichten Thomas Barrett von der Universität Oxford und seine Kollegen in einem am 19. Juni bei arXiv.org eingereichten Artikel.

"Ihre Argumente zur spektroskopischen Charakterisierung, wo sich der Wasserstoff im Gestein befindet, sind gut", sagt Edward Young, Kosmochemiker der UCLA, über die neueste Arbeit. Das bedeutet, dass der Wasserstoff im Meteoriten heimisch ist und nicht das Ergebnis einer terrestrischen Kontamination.

Morbidelli stimmt zu. "Es erklärt, warum Enstatit-Chondrite Wasserstoff haben", sagt er und nennt die Entdeckungen der letzten vier Jahre einen Paradigmenwechsel. "Man akkretiert kein Wasser. Man akkretiert Wasserstoff und Sauerstoff getrennt in verschiedenen Mineralien, und dann verbinden sie sich miteinander."

Dies ist leicht zu erreichen, da die frühe Erde heiß und geschmolzen war, bedeckt von einem Magmaozean. "Man kann sich einen Magmaozean als eine große Kugel aus heißem Sauerstoff vorstellen", sagt Young, da der Sauerstoff alle anderen Elemente in der Kruste zusammen übertraf. Füge einfach Wasserstoff aus den Bausteinen der Erde hinzu, und du hast H2O.

Aber Young bezweifelt, ob die Bausteine der Erde tatsächlich den größten Teil des Wasserstoffs für das Wasser unseres Planeten geliefert haben. Er glaubt, dass der Wasserstoff auch direkt aus dem solaren Nebel kam, der hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff oder H2-Gas bestand. Und noch mehr Wasserstoff, in Form von Wasser, kam an, als eisige Objekte auf die Erde trafen.

"Aus einer exobiologischen Perspektive ist diese Studie über den Ursprung von Wasser aus Enstatit-Chondriten wirklich wichtig", sagt Morbidelli. Schwefel ist verbreitet - das zehnthäufigste Element im Kosmos -, daher sollten auch in Sonnensystemen, die keine eisigen Asteroiden und Kometen enthalten, Gesteinsplaneten in der Lage sein, Wasserstoff zu erhalten und in Wasser umzuwandeln und damit die Bühne für die mögliche Entwicklung von Leben auf diesen Welten zu setzen.