Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kometen als Wasserlieferanten

06.10.2011
Mit Hartley 2 haben Wissenschaftler erstmals einen Schweifstern entdeckt, dessen Wasser dem auf der Erde gleicht

Nicht nur durch Einschläge von Asteroiden, sondern auch durch Kometen könnten große Mengen Wasser auf unseren Planeten gelangt sein. Darauf deuten neue Messungen des Weltraumobservatoriums Herschel hin, die Wissenschaftler unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung gemacht und jetzt ausgewertet haben.


Das Wasser des Kometen 103P/Hartley 2 hat ein ähnliches Deuterium-Wasserstoff-Verhältnis wie jenes auf der Erde. Dieses Bild des Kometenkerns gelang der US-amerikanischen Raumsonde EPOXI am 4. November 2010. © NASA/JPL-Caltech/UMD

Denn mit 103P/Hartley 2 konnten die Forscher erstmals einen Kometen identifizieren, dessen Wasser ein ähnliches Verhältnis von schwerem zu normalem Wasserstoff aufweist wie irdisches. Hartley 2 hatte sich vor etwa einem Jahr auf seinem Weg um die Sonne der Erde auf nur 18 Millionen Kilometer genähert und so die empfindlichen Beobachtungen ermöglicht.

Es klingt zwar paradox, doch Wasser ist auf dem blauen Planeten ein Zuwanderer. Denn in den frühen Tagen des Sonnensystems war die Erde noch so heiß, dass alle leicht flüchtigen Stoffe verdampften. Nur die äußeren Regionen jenseits der Umlaufbahn des Mars blieben reich an Wasser. Von dort soll es vor etwa 3,9 Milliarden Jahren zurück zur Erde gelangt sein – in erster Linie „an Bord“ von Asteroiden, wie Forscher bisher vermuteten.

„Gängige Theorien kamen zu dem Ergebnis, dass weniger als zehn Prozent des irdischen Wassers von Kometen stammen“, sagt Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau, der die neue Studie leitete. „Unsere Beobachtungen weisen erstmals darauf hin, dass Kometen eine deutlich wichtigere Rolle gespielt haben könnten“, ergänzt seine Kollegin Miriam Rengel.

Wichtigstes Indiz bei der Suche nach dem kosmischen Wasserträger ist Deuterium – schwerer Wasserstoff, der in seinem Atomkern ein Neutron mehr besitzt als gewöhnlicher Wasserstoff. Im irdischen Wasser beträgt das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff etwa 1:6400. „Die Körper, die das Wasser auf die Erde gebracht haben, sollten ein ähnliches Verhältnis der beiden Isotope aufweisen“, sagt Miguel de Val-Borro, ebenfalls Mitarbeiter am Lindauer Institut.

Bisher traf dies vor allem auf Kleinplaneten zu, die aus dem äußeren Rand des Asteroidengürtels ganz in der Nähe der Umlaufbahn des Jupiters stammen. Die sechs Kometen, für die sich bisher Aussagen zum Deuterium-Wasserstoff-Verhältnis machen ließen, sind hingegen wahrscheinlich deutlich reicher an Deuterium. Ihren Ursprung haben all diese Kometen in der Nähe der großen Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

Hartley 2 hingegen ist anders. Wissenschaftler glauben, dass seine kosmische Heimat im Kuipergürtel liegt, einer Region am äußeren Rand des Sonnensystems. Auf seinem ellipsenförmigen Weg um die Sonne kam der Komet im Oktober und November vergangenen Jahres so nah an der Erde vorbei wie noch nie zuvor seit seiner Entdeckung.

Auch die Instrumente des Weltraumteleskops Herschel waren deshalb zu diesem Zeitpunkt auf den kosmischen Vagabunden gerichtet. Mittels genauer Beobachtungen seiner Koma – der Hülle aus Gas und Staub, die Kometen umgibt, wenn sie sich der Sonne nähern und ihre gefrorenen Bestandteile ausgasen – hofften die Forscher das Deuterium-Wasserstoff-Verhältnis bestimmen zu können.

„Wassermoleküle in der Koma senden im fernen Infrarotbereich eine charakteristische Strahlung aus“, erklärt Paul Hartogh. Das gilt auch für die schwerere Spielart des Wassers: Wassermoleküle, bei denen ein Wasserstoffatom durch ein Deuteriumatom ersetzt ist. „Aus dieser charakteristischen Strahlung lässt sich das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff bestimmen“, so Hartogh.

Da das schwerere Wasser sehr selten vorkommt, ist seine Strahlungsintensität jedoch außerordentlich schwach. Für ihre Beobachtungen nutzten die Forscher HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared), den empfindlichsten Wasserdampfdetektor, der jemals gebaut wurde. Mit diesem vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung mitentwickelten Bordinstrument von Herschel, detektieren die Wissenschaftler ein erstaunlich gutes Signal-zu-Rauschverhältnis.

„Unsere Messungen ergaben, dass im Wasser von Hartley 2 auf jedes Deuteriumatom etwa 6200 normale Wasserstoffatome kommen“, bilanziert Hartogh. Dieses Verhältnis kommt dem irdischen Wert sehr nahe. „Kometen wie Hartley 2 müssen somit ebenso wie die Asteroiden als Wasserlieferanten in Betracht gezogen werden.“

Doch die neuen Ergebnisse werfen auch weitere Fragen auf. Denn eigentlich dachten Wissenschaftler, dass die Entfernung des Entstehungsorts eines Körpers von der Sonne das Deuterium-Wasserstoff-Verhältnis in seinem Wasser maßgeblich bestimmt. Je weiter entfernt dieser Ursprungsort von unserem Zentralgestirn liegt, desto mehr Deuterium müsste der Körper enthalten.

Hartley 2, dessen Ursprungsort wahrscheinlich außerhalb der Umlaufbahn von Neptun im Kuipergürtel liegt, scheint jetzt aus diesem Schema herauszufallen. „Entweder der Komet ist doch in größerer Nähe zur Sonne entstanden, als wir glaubten“, so Hartogh. „Oder die gängigen Vorstellungen zur Deuterium-Verteilung müssen überdacht werden." Vielleicht sei Hartley 2 ein sogenannter Trojaner, der in der Nähe des Planeten Jupiter entstanden ist und sich nie seinem Schwerefeld entziehen konnte.

Ansprechpartner
Dr. Birgit Krummheuer
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-462
E-Mail: Krummheuer@mps.mpg.de
Dr. Paul Hartogh
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-342
E-Mail: Hartogh@mps.mpg.de
Dr. Miriam Rengel
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-244
E-Mail: Rengel@mps.mpg.de
Dr. Miguel de Val-Borro
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-212
E-Mail: deval@mps.mpg.de
Originalveröffentlichung
Paul Hartogh, Dariusz C. Lis, Dominique Bockelée-Morvan, Miguel de Val-Borro, Nicolas Biver, Michael Küppers, Martin Emprechtinger, Edwin A. Bergin, Jacques Crovisier, Miriam Rengel, Raphael Moreno, Slawomira Szutowicz und Geoffrey A. Blake
Ocean-like water in the Jupiter-family comet 103P/Hartley 2
Nature, Advance Online Publication, 5 October 2011

Dr. Birgit Krummheuer | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/4451230/Kometen_als_Wasserlieferanten

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Freie Elektronen in Sonnen-Protuberanzen untersucht
25.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Magnetische Quantenobjekte im "Nano-Eierkarton": PhysikerInnen bauen künstliche Fallen für Fluxonen
25.07.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie