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Komet 67P/Tschuri : Rätselhafter Wasserspender

Komet 67P/Tschurjumow-Gerassimenko, aufgenommen von Rosetta am 20. November aus einer Höhe von 42 Kilometern Bild: AP

Woher stammt das Wasser auf der Erde? Von Asteroiden oder Kometen? Die europäische Raumsonde Rosetta hat den Wasserdampf des Schweifsterns 67P/Tschurjumow-Gerassimenko untersucht und einen wichtigen Hinweis gefunden.

          3 Min.

          Wasser ist eine kostbare Flüssigkeit, ohne die es auf der Erde bekanntlich kein Leben geben würde. Doch noch immer ist nicht geklärt, wie es auf unseren Planeten gelangte. War es bereits vorhanden, als die Erde wie alle Objekte des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren in einer die Sonne umgebenden Scheibe aus Staub und Gesteinsbrocken entstanden ist? Oder brachten erst Asteroiden oder Kometen die Verbindung auf unsere Welt, als sie mit der Erde kollidierten? Ein Befund der europäischen Raumsonde Rosetta, die seit gut vier Monaten den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko umkreist und aus nächster Nähe erkundet, schafft nun Klarheit, sorgt aber auch für Verwirrung.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Die meisten Wissenschaftler glauben heute, dass der überwiegende Teil des Wassers erst später auf die Erde gekommen ist. Denn es war ursprünglich viel zu heiß auf der Erde, so dass der größte Teil des Wassers wie auch andere flüchtigen Verbindungen verdampfte. Sie konnten sich nur fern unseres Gestirns, weit jenseits der heutigen Umlaufbahn des Mars anreichern, wo es kühl genug war.  Auf welchem Weg das Wasser von dort schließlich auf die Erde gelangte, versuchen die Planetenforscher zu ergründen, indem sie die Struktur der Wassermoleküle auf unserem Planeten mit jener auf anderen Himmelskörpern vergleichen. Denn nicht alle Wassermoleküle sind überall identisch aufgebaut. Als potentielle Wasserspender kommen Asteroiden und Kometen in Frage.

          Verräterisches Isotopenverhältnis

          Einen wichtigen Hinweis über die Herkunft von Wasser liefert der Vergleich des Isotopenverhältnisses von normalem Wasserstoff zu Deuterium. Der Atomkern dieses schweren Wasserstoffisotops setzt sich aus einem Neutron und einem Proton zusammen. Auf der Erde trifft man in einem von 6400 Fällen auf ein Wassermolekül, bei dem ein normales Wasserstoffatom durch ein Deuteriumatom ersetzt worden ist. Würde man Himmelskörper mit einem ähnlichen Isotopenverhältnis antreffen, so hätte man - das ist die Idee - ein Indiz, woher unser Wasser stammen könnte.

          Tatsächlich hat man in der Vergangenheit bei Asteroiden, die zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter kreisen, ein ähnliches Verhältnis  von Wasserstoff zu Deuterium gefunden wie auf der Erde. Dadurch galten diese Himmelskörper lange als Hauptlieferanten für das irdische Wasser. Als Forscher aber entdeckten, dass auch die Kometen 103P/Hartley 2 und 45P/Honda-Mrkos-Pajdusakova erdähnliches Wasser enthalten, kamen auch Schweifsterne als Wasserquelle in Frage. Die beiden Kometen entstammen - wie auch 67P/Tschurjumow-Gerassimenko - dem sogenannten Kuiper-Gürtel, einer Region weit jenseits der Umlaufbahn des Neptuns.

          Heterogene Kometenfamilie

          Allerdings will sich der Komet Tschuri nicht so recht in diese Kometengruppe einreihen, wie eine internationale Forschergruppe jetzt herausgefunden hat. Denn das Isotopenverhältnis von Deuterium zu normalem Wasserstoff ist hier mehr als dreimal so hoch, wie auf der Erde. Auf 1880 normale Wasserstoffatome kommt im Mittel je ein Deuteriumatom, wie Kathrin Altwegg von der Universität Bern und ihre Kollegen in der Zeitschrift „Science“  schreiben. Ein ähnliches Isotopenverhältnis hatte die europäische Raumsonde Giotto 1986 bei ihrem Vorbeiflug am Kometen Halley gemessen. Halley zieht fern der Sonne eine langperiodische Bahn.

          Der neuerliche Befund lädt zu Spekulationen ein. So könnte es sein, dass in der Frühphase des Sonnensystems das Deuterium ungleichmäßig verteilt war: Je ferner ein Objekt der Sonne damals war, desto mehr schwerer Wasserstoff hatte sich dort angereichert. Zwar passen die erdnahen Kometen 103P und 45P nicht in dieses Bild - sie müssten dann wie 67P Tschurjumow-Gerassimenko entsprechend mehr Deuterium enthalten. Für die Forscher ist es deshalb aber durchaus denkbar, dass die Kometen eine recht heterogene Gruppe von Himmelskörper formen.

          Hauptlieferanten für Wasser

          Aus ihren Ergebnissen schließen Altwegg und ihre Kollegen, dass nicht alle kurzperiodischen Kometen ursprünglich aus dem Kuiper-Gürtel kamen. Bei einigen wie 103P/Hartley 2 und 45P/Honda-Mrkos-Pajdusakova könnte es sich einst um Asteroiden gehandelt haben, die erst später auf kometenartige Umlaufbahnen gelangt seien. Damit wären Asteroiden weiterhin die Hauptkandidaten für die kosmischen Wasserlieferanten und die alte These gerettet.

          „Die aktuellen Ergebnisse sind allerdings nur eine Momentaufnahme“, räumt der Koautor der Studie Urs Mall vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen ein. Es sei durchaus möglich, dass die Messungen in den kommenden Monaten andere Werte liefern. Denn anders als bei Giotto und allen vorangegangenen Kometenmissionen bietet Rosetta die einzigartige Möglichkeit, den Kometen Tschuri auf seinem Weg zur Sonne zu begleiten und aus nächster Nähe zu beobachten, wie er sich verändert. Je näher er der Sonne kommt, desto aktiver wird er und schleudert mehr und mehr Gase aus seinem Inneren ins All. Die zunehmende Aktivität von 67P könnte nach Ansicht von Mall auch Auswirkungen auf die Zusammensetzung des Wasserdampfs haben.

          Die Messungen sind zwischen dem 8. August und dem 4. September mit dem Massenspektrometer Rosina an Bord der Raumsonde Rosetta vorgenommen worden. Das empfindliche Instrument hatte aus einer Entfernung von 100 bis 50 Kilometern, die Isotopenzusammensetzung des Wasserdampfes gemessen, der dem Kern von 67P/Tschurjumow-Gerassimenko entweicht.

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