Trockene Gesteine könnten dazu beigetragen haben, die Ozeane der Erde zu bilden, ohne selbst auch nur einen Tropfen Wasser mitzubringen.
Während ihres Wachstums könnte die junge Erde unzählige Gesteinsfragmente von wenigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern eingefangen haben. Diese Kiesel durchquerten eine sehr heiße, wasserstoffreiche Atmosphäre. Beim Absinken konnten sie schmelzen, bevor sie die Oberfläche erreichten.
Bildung der Erde / @IPGP.
Die Forschenden haben diese Situation im Labor mit wasserfreien Vulkangesteinen nachgestellt. Sie erhitzten sie auf 1200 °C und 1300 °C und setzten sie anschließend einem Wasserstoffstrom aus. Ziel war herauszufinden, ob dieses Zusammentreffen dort Wasser erzeugen konnte, wo anfangs keines vorhanden war.
Das Ergebnis beruht auf einer recht einfachen Reaktion. Der Wasserstoff bindet den im Eisenoxid des geschmolzenen Gesteins enthaltenen Sauerstoff. Dabei bildet sich metallisches Eisen, gleichzeitig mit Wasserdampf. In den Experimenten lief diese Umwandlung innerhalb weniger Stunden ab.
Mit anderen Worten: Ein Teil des Wassers musste nicht unbedingt bereits fertig gebildet von feuchten Materialien mitgebracht worden sein. Es könnte auch vor Ort während des Wachstums des Planeten entstanden sein. Die Uratmosphäre wäre demnach nicht bloß Kulisse: Sie würde direkt an der Chemie der jungen Erde beteiligt sein.
Die Autoren schätzen, dass dieser Mechanismus Wassermengen erzeugen kann, die Ozeanen entsprechen. Das Experiment zeigt vor allem, dass ein solcher chemischer Weg unter den simulierten Bedingungen funktioniert.
Das gebildete Metall nimmt auch Phosphor mit. Wenn es anschließend in Richtung Kern absinkt, entzieht es dieses Element den Gesteinen, aus denen der Mantel entstehen wird. Dieses Verhalten könnte erklären, warum der Erdmantel im Vergleich zum Marsmantel relativ wenig Phosphor enthält.
Der gleiche Prozess könnte auch andere Gesteinsplaneten von erdähnlicher Größe betreffen, wenn sie unter einer wasserstoffreichen Atmosphäre wachsen. Auf diese Weise könnten sie bereits sehr früh große Wassermengen erzeugen. Das Vorhandensein von Wasser bedeutet jedoch für sich genommen nicht, dass ein Planet Leben beherbergt.
Das Experiment verfolgt weder, wie dieser Dampf während der Entwicklung des Planeten erhalten bleibt, noch seine endgültige Kondensation zu Ozeanen. Diese Schritte müssen noch in Modellen getestet werden, die die gesamte Entstehung eines Planeten beschreiben.