Wasser
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- Kategorie: Planetologie
Wasser ist auf der Erde reichlich vorhanden und zugleich heiß begehrt - von allen Lebewesen! Denn das Leben auf der Erde kann ohne Wasser nicht existieren, und sehr wahrscheinlich hat es genau dort auch seinen Ursprung genommen. Ausgehend von der Beobachtung, dass (flüssiges) Wasser für das Leben unabdingbar ist, wird bei der Suche nach Leben auf anderen Himmelskörpern sehr darauf geachtet, ob dieser vielleicht Wasser enthält. Unsere These lautet also: Wo Wasser ist, da kann sich rein theoretisch auch Leben gebildet haben! Auf dieser Seite wollen wir uns einmal anschauen, welche Bedeutung Wasser für uns hat und wo im Sonnensystem Wasser zuhause ist.
Wasser - die Fakten
- chemische Formel: H2O
- 3 Aggregatzustände möglich: fest (Eis), flüssig (Wasser) und gasförmig (Wasserdampf)
- Phasenübergänge bei 0°C (fest flüssig) und bei 100°C (flüssig gasförmig)
- Anomalie: Wasser hat seine größte Dichte bei 4°C
- Die Erde ist zu 2/3 mit Wasser bedeckt
- Der Mensch besteht zu 70% aus Wasser, andere Lebewesen sogar bis zu 90%
- Sehr wahrscheinlich hat das Leben seinen Ursprung im Wasser genommen
- Das meiste Wasser ist zu salzig zum Trinken
- Gesamtwassermenge: 1,386 Mrd. km3, davon 96,5% Salzwasser, 3,5% Süßwasser
- Als Trinkwasser nutzbar sind nur 0,003% der gesamten Wassermenge der Erde!
- Das meiste Trinkwasser ist in den Polkappen (Nordpol und Südpol) gebunden (als Eis und Schnee)
- Ein weiterer großer Teil des Süßwassers ist als Eis in Gletschern und in Dauerfrostböden gebunden
- Wasser gibt es als Grundwasser, in Meeren, Seen, Flüssen, im Boden, in der Atmosphäre und als Bestandteil von Lebewesen
Um Verluste durch Verdunsten (schwitzen) und Ausscheidung zu ersetzen, sollte man täglich 2-3 Liter Wasser zu sich nehmen. Schon 15% Wasserverlust beeinträchtigen die Lebensfunktionen des Menschen so stark, dass er daran sterben kann.
Das Wasser hat eine weitere ganz wichtige Funktion hier auf der Erde. Es stabilisiert die Temperaturen der Atmosphäre. Die Weltmeere speichern Sonnenenergie und bilden so ein natürliches Wärmereservoir. Die Wärme, die das Wasser aufnimmt, wird in der Nacht und an kalten Tagen ganz langsam wieder an die Atmosphäre abgegeben. Daher kühlt die Erde nicht so rasch aus, wenn die Sonne an wolkigen Tagen und in den Nächten nicht wärmen kann. So herrschen auf der Erde global gesehen gemäßigte Temperaturen.
Welche Wirkung die Sonne hat und was passiert, wenn sie untergegangen ist, kann man in der Wüste - fernab der Ozeane - jeden Tag feststellen: Tagsüber ist es unerträglich heiß, doch sobald die Sonne untergegangen ist, fallen die Temperaturen, und es wird empfindlich kalt. Dementsprechend gibt es in Wüstengegenden nicht viele Organismen. Das fehlende Wasser und die extrem schwankenden Temperaturen machen es dem Leben schwer, sich dort zu behaupten.
Der Wasserkreislauf
Da das Wasser bei den Temperaturen, die auf der Erde herrschen, alle drei Aggregatzustände annehmen kann, erfüllt es noch eine ganz wichtige Funktion: den Wasserkreislauf. Bei Sonneneinstrahlung erwärmen sich die Wasserflächen, ein Teil des Wassers verdunstet und gelangt als Wasserdampf in die Atmosphäre. Dort steigt der Wasserdampf auf und bildet Wolken.
Die Wolken wiederum werden von Luftströmungen (Winden) weitergetragen. Das Wasser wird also transportiert und gelangt dann als Regen oder Schnee in angrenzende oder weiter entfernt liegende Gegenden.
Das Wasser ist nun wieder am Boden angekommen, sickert in den Boden ein oder sammelt sich in Rinnsalen, die zu Bächen und später zu Flüssen werden. Diese fließen wiederum in immer tiefer liegende Landflächen, bis sie dann irgendwann auf ein Meer oder einen Ozean treffen und sich mit dessen Wasser vermischen. Somit ist der Wasserkreislauf geschlossen. Ganz nebenbei verändert das Wasser das Antlitz der Erde. Wo es niederfällt, kann etwas wachsen. In den Regenwäldern, wo es am häufigsten regnet, finden wir auch den größten Artenreichtum an Pflanzen und Tieren. Wo es fast nie regnet, breiten sich karge Steppen und sandige Wüsten aus, in denen das Leben rar ist.
Zudem sorgt das Wasser für eine Umverteilung von Erde und Gestein. Denn auf seinem langen Weg aus den Bergen über Flusswege hin zu den Ozeanen nimmt es viel festes Material mit und lagert es an anderer Stelle wieder ab. Das ist ein Teil der Bodenerosion, durch die die Oberfläche der Erde ständig verändert wird. Auf Himmelskörpern ohne Wasserkreislauf, wie z.B. dem Mond bleibt die Oberfläche viele Milliarden Jahre erhalten und verändert sich nicht.
Die Einschlagkrater von Asteroiden sind auf dem Mond über Jahrmillionen erhalten geblieben. Auf der Erde dagegen verschwinden solche Narben mit der Zeit. Wir können davon ausgehen, dass die Erde von mindestens ebenso vielen Körpern aus dem All getroffen wurde wie der Mond. Von den allermeisten Kratern allerdings ist nichts mehr vorhanden.
Wasser gibt es nicht nur auf der Erde
Die Erde ist nicht der einzige Ort, an dem Wasser vorkommt. Bei der Suche nach Leben im Sonnensystem sind wir inzwischen auf etliche Himmelskörper gestoßen, die ein Wasserreservoir besitzen.
Merkur und Venus sind zu heiß. Dort wurde kein Wasser gefunden. Falls sie in früheren Zeiten Seen und Flüsse besaßen, ist das Wasser längst verdampft und hat sich in den Weltraum verflüchtigt.
Mars ist zwar staubtrocken, doch betrachtet man seine Oberflächenstrukturen genauer, stößt man auf Spuren, die von großen Wassermassen geprägt wurden. Doch wo ist das ganze Wasser geblieben? Da der Mars eine geringere Schwerkraft (oder Anziehungskraft) hat als die Erde, kann er kleichte Stoffe wie Gase nicht so gut festhalten. Wahrscheinlich ist das Wasser aus der Frühzeit des Mars verdunstet und dann in den Weltraum entschwunden.
Ein großer Teil des Wassers könnte auch versickert sein und noch als Grundwasser vorhanden sein. Unter dem Marsboden werden große Wasserreservoirs vermutet. Endgültige Gewissheit könnten künftige Marsmissionen bringen. Nicht ausgeschlossen ist außerdem der Fund von primitivem Leben im Marsgrundwasser. Es ist durchaus möglich, dass darin Bakterien und andere primitive Lebensformen enthalten sind. (-> mehr zu Mars)
Die Gasplaneten enthalten kein Wasser, dafür aber werden sie von zahlreichen Eismonden umkreist. Unter ihnen gibt es einige Kandidaten, bei denen unter dem dicken Eispanzer ein Ozean aus flüssigem Wasser vermutet wird. Die Eismonde (z.B. Jupitermond Europa) sind ein lohnendes Ziel für künftige Raumfahrtmissionen.
Kometen bestehen zum Teil aus Eis. Gelangen sie auf ihrer Bahn in die Nähe der Sonne, beginnt das Eis zu tauen und auszugasen. Es bildet sich der berühmte Kometenschweif, der viele Millionen Kilometer lang werden kann.Messungen haben ergebe, dass ein Kometenschweif Wasserdampf enthält. Stürzt ein Komet auf einen anderen Himmelskörper, ist das wie eine Wasserlieferung.
Es wird vermutet, dass die vielen Einschläge von Kometen in der Anfangszeit der Erde dazu beigetragen haben, dass sich nach und nach so viel Wasser auf der Erdoberfläche ansammeln konnte, wie es heute noch in Form von Ozeanen vorhanden ist. Zudem ist es möglich, dass Kometen zusammen mit dem Wasser auch Lebenskeime auf die Erde brachten.
Der Kuipergürtel könnte ein großes Wassereservoir im Sonnensystem darstellen, allerdings in gefrorener Form. So weit von der Sonne entfernt ist möglicherweise vorhandenes Wasser seit Jahrmilliarden tiefgefroren. Es taute nie und konnte sich so auch nicht ins Weltall verflüchtigen. Aus dem Kuipergürtel stammen viele Kometen, deshalb die Vermutung mit dem Eisvorrat.
So wirklich erforscht ist der Kuipergürtel bislang nicht, aber wir haben noch einen Trumpf im Ärmel. Derzeit ist die Raumsonde New Horizons auf dem Weg in die Außenbereiche des Sonnensystems. Sie wird im Jahr 2013 den Zwergplaneten Pluto untersuchen und dann weiter hinein in den Kuipergürtel fliegen. Erstmals werden wir dann dessen Himmelskörper aus nächster Nähe fotografieren und untersuchen können.
Gibt es auch Wasser außerhalb des Sonnensystems? Ja, auch das ist inzwischen nachgewiesen worden. Zum Einen gibt es mitten im Weltall große Molekülwolken, die unter anderem auch Wasserdampf enthalten. Zum Anderen wurde bereits bei mindestens einem Exoplaneten Wasser in dessen Atmosphäre analysiert. Und wir dürfen nie vergessen: Wo Wasser ist, da könnte es auch Leben geben -> siehe Erde.
