Podcast "Die großen Fragen" Woher kommt unser Wasser?

22. März 2023, 10:56 Uhr

Über zwei Drittel der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Das lernen wir schon in der Schule. Aber woher kommt das ganze Wasser? War es schon immer da? Auf der superheißen Erde der Frühzeit? Oder kam es doch aus dem All?

Große Fragen in zehn Minuten

Ein Mann in roter Regenjacke von hinten im Wasser stehend. Als Wasszeichen die Zahl Zehn.
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Ein alter Kompass, als Wasserzeichen die Zahl zehn
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In der Mitte eines menschlichen Gehirns befindet sich eine weit geöffnete Tür, die in schwarzes Nichts führt. Als Wasszeichen die Zahl Zehn.
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Haben Sie schon mal darüber nachgedacht, woher das Zeug kommt, was aus dem Wasserhahn läuft? Normal würden Sie kurz nachdenken und die, die in meiner Ecke wohnen, würden sagen: Klar, aus dem Harz, aus der Rappbodetalsperre. Super Wasser, weich, wenig Kalk!

Aber das ist es nicht, was ich mit meiner Frage meine – diese Frage ist größer, die Frage meint: Woher kommt das Wasser überhaupt, das ganze Wasser, die vermutlich zwei Trilliarden Liter Wasser auf unserem Planeten, woher kommen die? Waren die schon immer da oder sind die irgendwann mal mit irgendwelchen Himmelskörpern aus Eis auf die Erde gerauscht?

Wenn es alles so viel auf dieser Erde geben würde wie Wasser, dann wären wir alle Probleme los. Über 70 Prozent der Fläche unseres Planeten sind aus dem All gesehen blau. Wasser, Wasser, Wasser, 97 Prozent davon sind Salzwasser, nur 0,3 Prozent nutzbares Trinkwasser.
Das nur kurz, damit Sie was zum Besserwissen haben.

Heiße Erde hat alles verdampft

So und nun zur eigentlichen Frage: Woher kommt dieses Wasser – egal welches, das in der Ostsee, das in der Badewanne oder das in unserer Kaffeetasse. Dazu brauchen wir jetzt niemanden vor der kommunalen Wasserwirtschaft, dazu brauchen wir jemanden, der sich mit der Entstehung der Erde auskennt. Also Ulrich Köhler angefunkt, der Mann arbeitet am Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums- für Luft und Raumfahrt in Berlin und sucht genau auf diese Frage eine Antwort. "Der Planet Erde ist irgendwann entstanden und man kann sich natürlich die Frage stellen, ob am Anfang bereits die Ozeane da waren." Das war eben nicht der Fall, sagt Köhler, weil die Erde sich heiß gebildet hat. "So heiß, dass jegliches Wasser verdampfen müsste, wenn man es in ein Becken geschüttet hätte. Und so stellt sich natürlich die Frage: Wie kam es dann dazu, dass wir heute Ozeane haben, aus denen ja auch schließlich das Leben entstanden ist."

Also früher gab es keine Ozeane, das Wasser war schon da und haftete in seinen Bestandteilen als Wasserstoff und Sauerstoff an dem ganzen Staub, aus dem sich die Erde vor 4,6 Mrd. Jahren zusammenbaute. Das Baumaterial klumpte zusammen und dabei könnten größere Mengen Wasser im Inneren des Planeten eingebaut worden sein. Diese wären dann nach und nach durch den Vulkanismus an die Oberfläche befördert worden. Das würde heißen: Jeder Wassertropfen, den wir heute trinken, ist also um die 4,5 Milliarden Jahre alt. Und für diese These sprechen gute Gründe, sag Köhler: "Es gibt doch etliche Hinweise darauf, durch jüngere Untersuchungen von Gestein, das es ganz tief im Erdmantel war, und das, was wir heute in den Ozeanen messen, gleicht zum Teil den Wassereinschlüssen in Mineralien, die ganz tief aus dem Erdmantel sind und möglicherweise schon immer dort waren, also schon bei der Geburt der Erde vor 4,5 Milliarden Jahren."

Oder war doch alles ganz anders?

These Nummer 2: Das Wasser kam später zu uns. Es kam mit Transportern von anderen Himmelskörpern, aus anderen Regionen des Universums. Das heißt, was heute so unscheinbar aus dem Wasserhahn in meiner Küche läuft, stammt aus den Tiefen des Kosmos und wurde nachträglich durch andere, massereiche Himmelskörper auf die Erde gebracht. Auch das ist ein abgefahrener Gedanke, oder?

Der Nächste, der wissen könnte wie das mit dem Wasser war, ist Thorsten Kleine, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen. Und Kleine, so wird mir im Gespräch klar, glaubt auch, dass Wasser von Anfang an auf der Erde war. Aber wenn man das genau wissen will, muss man auch andere Ideen prüfen: "Und das geht drauf zurück, dass man eigentlich dachte, dass in der Frühzeit, als die Planeten entstanden sind, das innere Sonnensystem, also da, wo auch die Erde entstanden ist, dass es dort so warm war, dass es kein Wasser gab und kein Wassereis gab."

Und daraus ist die Idee entstanden, dass vielleicht die Erde eigentlich staubtrocken entstanden ist und dass das Wasser dann später auf die Erde gekommen ist.

Prof. Thorsten Kleine, Sonnensystemforscher, MPI

Diesen Gedanken sollte man offenbar aus wissenschaftlicher Sicht nicht verschweigen. Aber kaum hat Kleine das erzählt, berichtet er davon, dass das eigentlich nach allem, was man so herausgefunden hat, eher die These ist, die man zurück in die Schublade stecken kann. Das Material, aus dem sich die Erde bildete, war offensichtlich nicht so staubtrocken wie eine Tüte Mehl. Das sieht auch Planetenforscher Köhler so: "Das Wasser, das wir heute in den Ozeanen auf unserer Erde haben, war zum Teil mit eingebaut in die junge Erde, die sich in dieser protoplanetaren Scheibe um die Sonne gebildet hat und wurde dann noch ergänzt, mit Sicherheit, durch eisreiche Körper, die vor allem aus dem Asteroidengürtel stammen und auf die Erde geprallt sind, in dieser Zeit vor etwa 3,8 bis 4,2 Milliarden Jahren, als das Bombardement mit diesen Körpern sehr viel heftiger war als dann später."

Haben Kometen unser Wasser gebracht?

Wer kommt denn nun als Hauptverdächtiger für diese Wassertransporte aus dem All in Frage? Kometen natürlich! Kometen bestehen aus Eis, Staub und lockerem Gestein. Ihr Kern kann ein paar Kilometer groß werden – aber durch die Kraft der Sonne können sie einen teils mehrere Millionen Kilometer langen Schweif haben.

Manchmal schaffen sie es vom Rand des Sonnensystems in unsere Nähe. Und so könnten sie bei gigantischen Einschlägen eben auch das Wasser zur Erde gebracht haben. Um das zu überprüfen, muss man eben die unterschiedlichen Arten von Wasser vergleichen, erklärt Ulrich Köhler: 

"Wir hatten eine wunderbare europäische Mission. Das war die Mission 'Rosetta'. Und die hat den Kometen mit dem schön auszusprechenden Namen Tschurjumow-Gerassimenko untersucht. Aber die Isotopenverhältnisse, die man in dem Kometeneis von Tschuri, um ihn vereinfacht auszusprechen, gefunden hat, die waren drei Mal so hoch wie in den Ozeanen unserer Erde. Das Eis dieser Klasse von Kometen fällt also aus."

Also was da auf den Kometen an Wasser ist, hat nichts mit dem Wasser zu tun, was wir hier auf der Erde haben. Das kann man an der atomaren Struktur des Wassers erkennen. Das ist für Chemiker kein Problem.

Das Eis dieser Klasse von Kometen fällt also aus.

r. Ulrich Köhler, Planetengeologe, DLR

Was hat der Mond mit unserem Wasser zu tun?

So und jetzt kommen wir zu einer neuen und für mich fundamental neuen Erkenntnis. Ein Teil, vielleicht sogar ein großer Teil des Wassers auf der Erde könnte mit der Entstehung unseres Mondes zu tun haben. Es geht um diesen historischen Zusammenstoß kurz nach Entstehung der Erde als ein Himmelskörper – der oft als Theia bezeichnet wird – so groß wie der Mars die Erde gestreift haben soll. Wenn das so war, dann muss bei dieser Kollision ein Teil der jungen Erde ins All geschleudert worden sein.  

Ein Team um Sonnensystemforscher Kleine ist überzeugt, dass Theia große Mengen Wasser mit auf die Erde gebracht hat. Wobei sich Kleine offenbar auch nicht ganz sicher ist, ob das wirklich so war: "Man kann spekulieren, dass dieser Körper relativ wasserreich gewesen wäre. Also ein Teil des Wassers auf der Erde könnte tatsächlich daher kommen. Aber wir wissen das nicht sicher. Das ist wirklich sehr schwer zu belegen. Es ist zu einem gewissen Maß eine Spekulation."

Also man ist sich nicht ganz sicher, woher ein Teil des Wassers auf der Erde kommt. Aber höchstwahrscheinlich war Wasser oder seine Bestandeile auch dabei, als die Erde entstanden ist, war also schon immer mit von der Partie.

Die Theorie von Dampf und Regen

Jetzt gibt es aber noch eine interessante Geschichte, wie es dazu kommt, dass Wasser einfach so aus unseren Wasserhähnen läuft und durch unsere Klospülung rauscht. Denn unser Planet war ja früher noch extrem heiß und das, was heute Wasser ist, waberte als Dampf und Nebel in der Atmosphäre. Und erst als die Erde abkühlte, wurde das anders. Ulrich Köhler berichtet von gigantischen Regenfällen, die es gegeben haben muss: "Erst nach und nach war natürlich dann die Erde warm genug, mit einem kleinen Treibhauseffekt, sodass verdampfendes Wasser kondensieren konnte, Wolken abregneten. Es gibt so Modelle, die sagen, es muss Zehntausende Jahre nonstop geregnet haben, bis sich die Ozeane gefüllt haben. Aber da weiß man tatsächlich nicht sehr viel, weil die Spuren aus dieser Zeit sind ja durch die Plattentektonik auf der Erde, die vor etwa vier Milliarden Jahren nach gängigen Theorien eingesetzt hat, alle verwischt."

Es gibt Modelle, die sagen, es muss Zehntausende Jahre nonstop geregnet haben, bis sich die Ozeane gefüllt haben.

Dr. Ulrich Köhler, DLR

Es regnete so viel, dass die Oberfläche der Erde nur aus Wasser bestand. Analysen von Felsmaterial aus Australien belegen: Vor etwa 3,2 Milliarden Jahren schwappte wohl ein mehr oder weniger durchgehender Ur-Ozean auf der Erde. Gebirge und andere höhere Landflächen, die das Wasser verdrängten, existierten nicht. Das änderte sich so richtig erst vor etwa 2,7 Milliarden Jahren.

So jetzt machen wir uns erstmal einen Tee und streicheln das Wasser. Und trinken darauf, dass unser Planet so groß ist wie er ist, um eine Atmosphäre und Wasserdampf zu halten, dass die Sonne, das CO2 und das Methan in der Atmosphäre ihn möglichst noch bei solchen Temperaturen halten, dass nicht zu viel verdampft und dass wir unser Grundwasser möglichst in Ruhe lassen ... Sie ahnen, was ich sagen will ...

Ach ja, noch eine Bemerkung zur Frage vom Anfang. Ich habe von etwa zwei Trilliarden Liter Wasser auf der Erde geredet, die sich im Wasserkreislauf dieses Planeten befinden, in Meeren, Flüssen, Seen, Wolken – genau wissen wir das nicht, die zwei Trilliarden Liter sind eine grobe, wirklich grobe Schätzung. Aber vielleicht wissen es bald genauer. Im Dezember 2022 haben Amerikaner und Franzosen eine Satellitenmission gestartet, die genau das herausfinden soll.

Dieses Thema im Programm: MDR+ | Podcast "Die große Fragen" | 15. März 2023 | 12:00 Uhr