Wasser ist notwendig, um "Leben" zu unterstützen, zumindest die besondere Lebensform, wie wir sie kennen. Der Ursprung des Wassers auf der Erde wird immer noch diskutiert, aber es gibt Hinweise darauf, dass das meiste davon später nach der Gründung von Earth Wiki geliefert wurde . Es ist jetzt erwiesen, dass andere Planeten in unserem Sonnensystem Wasser in mindestens einem seiner drei Zustände (fest, flüssig, Dampf) beherbergen. Die Erde ist also möglicherweise nicht der erste Planet im Sonnensystem mit flüssigem Wasser. Wenn man das Alter der Sonne mit dem Alter des Universums vergleicht, besteht der starke Verdacht, dass flüssiges Wasser auf Exoplaneten existierte, lange bevor die Sonne entstand.
Ich bin neugierig: In welchem Zeitrahmen dürften die allerersten Planeten mit flüssigem Wasser existiert haben und wie wird dies wissenschaftlich begründet / hypothetisch / modelliert?
Tochtergesellschaft: Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Exoplanet Wasser in allen 3 Formen beherbergt, wie auf der Erde?
Die Frage der Wasserversorgung der Erde und der Planeten im Allgemeinen wird heiß diskutiert!
Beginnen wir damit, die Erde als Benchmark zu verwenden. Die Gesamtmenge an Wasser auf der Erdoberfläche beträgt etwa 1,5 x 10 21 kg, und wir bezeichnen diese Menge als einen „Ozean“ aus Wasser. Es gibt auch eine riesige Menge Wasser innerhalb der Erde selbst, eingeschlossen zB in hydratisierten Silikaten und im Kern. Wir wissen nicht, wie viel das ist, aber die Schätzungen reichen von etwa 1 bis 50 „Ozeanen“. Daher haben alle Modelle, die versuchen, die Wasserabgabe zu beschreiben, bereits ein Problem, weil wir nicht vollständig verstehen, wie viel Wasser tatsächlich vorhanden ist!
Ein wichtiges Merkmal des Wassers der Erde ist, dass es ein ausgeprägtes D/H-Verhältnis (das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff) aufweist, das etwa 6-mal höher ist als das der Sonne und der Gasplaneten im Sonnensystem. Wir können diese Tatsache nutzen, um einzugrenzen, wo genau im Sonnensystem das Wasser der Erde hergekommen sein könnte. Aktuelle Theorien legen nahe, dass kohlige Chondriten eine wahrscheinliche Quelle sind.
Werfen wir also einen Blick auf einige mögliche Liefermethoden während der Erdentstehung innerhalb der protoplanetaren Scheibe:
Wasser kann direkt von der Scheibe in Form von an Silikatkörnern adsorbiertem Wasserdampf angesammelt worden sein. Dieses Szenario hätte die Erde mit ein paar „Ozeanen“ Wasser besät haben können, erklärt aber nicht das hohe D/H-Verhältnis.
Alternativ kann ein Planet Wasser in Form von festem Kiesel-„Schnee“ ansammeln, wenn der Planet weit genug vom Stern entfernt jenseits der Wasser-Schneegrenze existiert. Dies ist bei der Erde nicht der Fall, aber sicherlich ein wichtiger Mechanismus für Planeten im Allgemeinen. Es ist wichtig, die Tatsache zu berücksichtigen, dass protoplanetare Scheiben dynamische Systeme sind, in denen die Schneegrenze nicht statisch ist. Abhängig von den Bedingungen könnte ein statischer Planet im Laufe seiner Entstehung die Schneegrenze an sich vorbeiziehen sehen.
Gravitationsakkretion von Wasserstoff aus der protoplanetaren Scheibe könnte mit der Magmaoberfläche der frühen Erde reagiert haben, um Wasser zu erzeugen. Diese Methode sagt auch ein niedriges D/H-Verhältnis voraus, kann aber etwas durch einen Prozess namens „Fraktionierung“ erklärt werden, der das D/H-Verhältnis mit der Zeit erhöht.
Das Wachstum und die Wanderung von Riesenplaneten kann innerhalb eines protoplanetaren Systems Chaos verursachen und die Umlaufbahnen kleinerer Planetesimale zerstreuen und stören. Im Fall des Sonnensystems wird angenommen, dass das Wachstum und die Wanderung von Jupiter für die nach innen gerichtete Streuung von Planetesimalen verantwortlich sind und sie im Asteroidengürtel einfangen. Andere waren weiter verstreut und könnten möglicherweise Wasser zu den terrestrischen Planeten geliefert haben.
Nun, um Ihre Frage zu beantworten... Wann hat sich das erste flüssige Wasser auf Planeten niedergelassen? Nun, die Antwort ist, dass wir es nicht wissen, weil wir immer noch nicht wissen, wie das Wasser geliefert wurde. Die Antwort darauf zu finden, ist eines der wichtigsten laufenden Forschungsgebiete der Planetenwissenschaft.
Zur weiteren Lektüre schlage ich diese beiden ausgezeichneten aktuellen Übersichten vor:
Oberg & Bergin (2020) – „Astrochemistry and Composition of Planetary Systems“
Raymond & Morbidelli (2020) – „Planet Formation: Key Mechanisms and Global Models“
Wenn die Frage lautet, wann die ersten Planeten im Universum flüssiges Wasser hatten, liegt die Antwort Milliarden von Jahren vor der Entstehung des Sonnensystems.
Die Erde ist ungefähr 4.600.000.000 Jahre alt, und ich denke, dass die geologischen Aufzeichnungen zeigen, dass flüssiges Wasser bereits vor ungefähr 4.000.000.000 Jahren vorhanden war. Die Erde hat also weniger als 1.000.000.000 Jahre nach ihrer Entstehung flüssiges Wasser gewonnen.
Das Alter des Universums wird auf etwa 13.000.000.000 Jahre geschätzt. Dies weist darauf hin, dass es möglicherweise Planeten mit flüssigem Wasser etwa 1.000.000.000 Jahre nach der Entstehung des Universums oder vor etwa 12.000.000.000 Jahren gegeben haben könnte.
Aber es würde länger dauern, weil die schwereren Elemente, aus denen Planeten bestehen, durch Kernfusion in großen Sternen gebildet werden müssten, die dann zu Supernovae würden und ihre schwereren Elemente durch den Weltraum verbreiten würden. Schließlich würden das Gas und der Staub im interstellaren Raum einen ausreichend hohen Prozentsatz an schwereren Elementen aufweisen, die Planeten bilden könnten, wenn Sterne entstehen.
Die ersten Planeten mit Wasser könnten also vor Milliarden von Jahren nach 12.000.000.000 Jahren aufgetaucht sein. Vielleicht entstanden die ersten Planeten mit flüssigem Wasser vor etwa 10.000.000.000 Jahren, mehr als 5.000.000.000 Jahre vor der Entstehung des Sonnensystems und der Erde.
Jakob K
ProfRob
Ng Ph
äh
Chappo hat Monica nicht vergessen
Ng Ph