Entstehung von Wasser im Universum: Wie der Urknall Leben möglich machte
Ohne Wasser kein Leben – doch wie kam es ins Universum? Forscher blicken in die kosmische Vergangenheit und machen eine bahnbrechende Entdeckung.
Portsmouth – Wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach Leben im Universum suchen, geht es eigentlich immer um eine Sache: Wasser. Befindet sich ein Exoplanet in der habitablen Zone – der Umlaufbahn um seinen Stern, in dem flüssiges Wasser auf der Oberfläche möglich ist – wird er für die Suche nach Leben interessant. Und auch auf dem Mars sind Hinweise auf früheres Wasser ein wichtiger Hinweis, wenn es um die Frage geht, ob dort einst Leben möglich war. Doch wie lange gibt es Wasser eigentlich schon im Universum? Diese Frage war lange ungeklärt – genau wie die Frage, wie das Wasser auf die Erde kam.
Ein Forschungsteam hat nun versucht, das älteste Wasser im Universum aufzuspüren – und gelangte zu einer interessanten Erkenntnis: Im Universum gab es wahrscheinlich bereits kurze Zeit nach dem Urknall Wasser. Doch erst einmal war das Universum trocken. Direkt nach dem Urknall war es mit einfachen Elementen wie Wasserstoff oder Helium gefüllt. Erst nachdem die ersten Sterne entstanden und explodiert waren, kamen schwerere Elemente dazu, die durch Supernova-Explosionen ins Universum geschleudert wurden.
Wasser gab es im Universum zu Beginn nicht – weil es keinen Sauerstoff gab
„Bevor die ersten Sterne explodierten, gab es im Universum kein Wasser, weil es keinen Sauerstoff gab“, erklärt Daniel Whalen vom Institute of Cosmology and Gravitation an der Universität Portsmouth. Er ergänzt: „Sauerstoff, der in den Herzen dieser Supernovae geschmiedet wurde, verband sich mit Wasserstoff zu Wasser und ebnete so den Weg für die Entstehung der für das Leben notwendigen Elemente.“ Etwa 100 bis 200 Millionen Jahre nach dem Urknall soll es so weit gewesen sein. Die Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlicht.
Whalen hat gemeinsam mit einem Forschungsteam simuliert, wie das Wasser erstmals im Universum entstanden sein könnte. Er ist sich sicher: „Die wichtigste Erkenntnis ist, dass Supernovae in der Urzeit Wasser im Universum gebildet haben, das den ersten Galaxien vorausging. Wasser war also schon in den ersten Galaxien ein wichtiger Bestandteil.“ Um zu dieser Erkenntnis zu kommen, untersuchte Whalens Team zwei Arten von Supernovae: Kernkollaps-Supernovae, die nur kleine Mengen schwerer Elemente bilden und Supernovae der Population III, die viele Sonnenmassen an Metallen ins Universum schleuderten.
Die ersten Supernovae sorgten für die Entstehung von Wasser im Universum
Bei beiden Supernova-Typen entstanden dichte Gasklumpen, die mit Wasser angereichert waren. „Obwohl die gesamten Wassermassen bescheiden waren, waren sie hoch konzentriert in den einzigen Strukturen, die in der Lage sind, Sterne und Planeten zu bilden“, erklärt Whalen. „Das deutet darauf hin, dass sich in der kosmischen Morgendämmerung, noch vor den ersten Galaxien, wasserreiche Planetenscheiben bilden konnten.“ Der Forscher ist überzeugt: „Das bedeutet, dass die Bedingungen für die Entstehung von Leben viel früher gegeben waren, als wir es uns je vorgestellt haben – ein bedeutender Schritt nach vorn in unserem Verständnis des frühen Universums.“ (tab)