Die frühe Erde könnte einen erheblichen Teil ihres Wassers während ihres eigenen Wachstums selbst erzeugt haben. Neue Laborexperimente der University of New Mexico zeigen, dass heißes, eisenhaltiges Gestein bei Reaktionen mit einer wasserstoffreichen Atmosphäre überraschend schnell Wasserdampf bildet, wie Forscher im Oktober 2026 im Fachjournal Nature Geoscience berichteten.
Kometen oder Meteoriten sollten das lebenswichtige Nass aus dem äußeren Sonnensystem auf den Planeten gebracht haben. Eine im Oktober 2026 veröffentlichte Studie stellt dieses Dogma nun auf eine neue Basis, während ein Forschungsteam der University of New Mexico (UNM) im Labor untersuchte, ob Reaktionen zwischen herabfallendem Gestein und der heißen Ur-Atmosphäre als interne Quelle gedient haben könnten.
Laborexperimente mit silikatischen Gesteinsproben im Wasserstoffstrom
Die Temperaturen bei den Versuchen lagen zwischen 1.200 und 1.400 Grad Celsius. Die Wissenschaftler erhitzten silikatische Proben in einem Ofen, um die chemischen Prozesse in der Entstehungsphase der Erde nachzubilden. Darunter befand sich von seinen ursprünglichen Wasseranteilen befreiter Basalt vom Mittelozeanischen Rücken. Die Proben blieben jeweils zwischen 15 Minuten und drei Stunden einem gezielten Wasserstoffstrom ausgesetzt, während parallel dazu Vergleichsversuche in einer Heliumatmosphäre stattfanden.
Unter dem Einfluss von Wasserstoff entzog das Gas dem im Gestein gebundenen Eisenoxid den Sauerstoff. Dabei entstanden metallisches Eisen und Wasserdampf.
In den heliumgespülten Kontrollproben blieb diese Reaktion dagegen komplett aus. Nach Angaben der Forscher wurden unter geeigneten Bedingungen fast 80 Prozent des vorhandenen Eisenoxids in Metall umgewandelt.
Bisherige Vorstellungen über die Herkunft des Wassers auf der Erde gehen von einer äußeren Quelle aus, etwa von Kometen oder Meteoriten.
Prof. Zachary D. Sharp, University of New Mexico
Chemische Reaktionen im Erdmantel und der verbleib von Phosphor
Das neu gebildete metallische Eisen nahm während der Erhitzung große Mengen Phosphor aus dem geschmolzenen Silikat auf, während flüchtigere Elemente wie Natrium und Schwefel entweichen konnten. Die Versuche lieferten neben Wasserdampf noch weitere physikalische und chemische Hinweise auf die geologische Frühzeit. Dieser Mechanismus verändert nicht nur den Wasserhaushalt, sondern auch die chemische Signatur des verbleibenden Gesteins.
Wenn dieses eisenreiche Material in der wachsenen Planetenphase in den Kern sank, könnte es erhebliche Mengen Phosphor mitgerissen haben. Dies würde erklären, weshalb der heutige Erdmantel im Vergleich zum Mars relativ wenig Phosphor aufweist.
Auch das ursprüngliche Verhältnis von Eisen zu Magnesium im Erdmantel deckt sich mit diesem vorgeschlagenen Ablauf, auch wenn die genaue Rekonstruktion von den angenommenen Parametrisierungen der Planetenentstehung abhängt.
Hochrechnungen zur Wassermenge und Offene Fragen
Aus den gemessenen Laborwerten leiten die Studienautoren ab, dass eine solche chemische Planetenbildung theoretisch Wassermengen im Umfang von Hunderten heutigen Erdozeanen erzeugen konnte. Dennoch handelt es sich dabei um eine theoretische Hochrechnung. Die Experimente messen weder den exakten Wasserhaushalt der Ur-Erde noch den tatsächlichen Anteil des Wasserdampfs, der in der turbulenten Anfangszeit dauerhaft in der Atmosphäre oder an der Oberfläche erhalten blieb.
Das neue Szenario schließt eine zusätzliche Anlieferung durch Asteroiden oder Kometen keineswegs aus. Da die Reaktion grundlegend eisenhaltiges Gestein, hohe Temperaturen und eine wasserstoffreiche Atmosphäre voraussetzt, halten die Forscher es für möglich, dass auch erdgroße Exoplaneten um andere Sterne auf diese Weise Wasser generieren, ohne auf eisreiche Himmelskörper von außen angewiesen zu sein. Welche Gewichtung die beiden Wege unter den damaligen physikalischen Bedingungen hatten, bleibt vorerst ungeklärt.
