Es ist allgemein bekannt, dass die Erde aufgrund ihrer riesigen Ozeane aus flüssigem Wasser auf ihrer Oberfläche einzigartig unter den Gesteinsplaneten in unserem Sonnensystem ist.
Wie genau dieses Wasser zur Erde gelangte, ist eher ein Rätsel, obwohl Wissenschaftler kürzlich geschmolzene Meteoriten als Quelle ausgeschlossen haben.
Jetzt zeigen Daten des James-Webb-Teleskops der NASA zum ersten Mal, dass Wasserdampf um einen Kometen im Hauptgürtel unseres Sonnensystems vorhanden ist – dem felsigen Ring zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter.
Der Komet mit der Bezeichnung 238P/Read ist von einer Wasserdampfwolke umgeben, die als „Koma“ bekannt ist und durch das Schmelzen des Eises entsteht, wenn er sich auf seiner Umlaufbahn der Sonne nähert.
Das Vorhandensein von Wasser in einem so nahe an der Erde befindlichen Kometen ist beispiellos und stützt die Theorie, dass bereits früh in der Geschichte unseres Planeten Wasser von Kometen zur Erde transportiert wurde.
Astronomen haben erstmals Gas – insbesondere Wasserdampf – um einen Kometen im Hauptasteroidengürtel nachgewiesen. Diese künstlerische Darstellung des Kometen namens Comet 238P/Read zeigt, wie er sublimiert – sein Wassereis verdampft, während sich seine Umlaufbahn der Sonne nähert. Diese Sublimation unterscheidet Kometen von Asteroiden und erzeugt ihren charakteristischen Schweif und den verschwommenen Halo oder die Koma
238P/Read befindet sich im Asteroidengürtel – der ringförmigen Region im Sonnensystem, die zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Mars liegt. Dies ist ungewöhnlich, da die meisten Umlaufbahnen im Kuipergürtel und in der noch weiter entfernten Oortschen Wolke liegen
Die Entdeckung wurde in einer neuen Studie unter der Leitung von Forschern der NASA und der University of Maryland detailliert beschrieben, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde.
Die Studie bestätigt erstmals das Vorhandensein von Wasserdampf um einen Kometen im Hauptgürtel.
„Unsere wasserdurchtränkte Welt voller Leben und unseres Wissens einzigartig im Universum ist so etwas wie ein Rätsel – wir sind nicht sicher, wie all dieses Wasser hierher gelangt ist“, sagte Autorin Stefanie Milam vom Goddard Space Flight Center der NASA .
„Das Verständnis der Geschichte der Wasserverteilung im Sonnensystem wird uns helfen, andere Planetensysteme zu verstehen und herauszufinden, ob sie auf dem Weg sind, einen erdähnlichen Planeten zu beherbergen.“
Kometen bestehen aus Eis, Staub und Gesteinsmaterial und unterscheiden sich von Asteroiden, die aus Metallen und Gesteinsmaterial bestehen.
Wenn sich ein Komet der Sonne nähert, beginnt sein Eis- und Staubgehalt zu verdampfen (sogenannte Sublimation), was ihm einen charakteristischen Schweif und einen verschwommenen oder wolkigen Halo verleiht, der als Koma bezeichnet wird.
Asteroiden hingegen tun dies aufgrund ihres Mangels an Eis nicht.
Die Forscher untersuchten Daten von Webbs NIRSpec-Instrument (Near-Infrared Spectrograph), das das Nahinfrarotspektrum von mehr als 100 Objekten gleichzeitig messen kann.
Die Ergebnisse von 238P/Read zeigten „einen deutlichen Peak“ im Bereich des Spektrums, der mit Wasser in Verbindung steht, was darauf hindeutet, dass Wasser in der Nähe des Kometen vorhanden ist.
Diese Grafik zeigt neue Beobachtungen von 238P/Read von James Webb und Beobachtungen eines Kometen der Jupiter-Familie, 103P/Hartley 2, durch die Deep Impact-Mission der NASA im Jahr 2010. Beide zeigen einen deutlichen Peak im mit Wasser verbundenen Spektralbereich. Es ist das erste Mal, dass ein Gas in einem solchen Hauptgürtelkometen nachgewiesen wurde. Im Gegensatz zu 103P/Hartley 2 zeigte Komet 238P/Read jedoch keine Beule, die auf das Vorhandensein von CO2 hindeutete
Dieses Bild des Kometen 238P/Read wurde am 8. September 2022 vom NIRCam-Instrument (Near-Infrared Camera) am James-Webb-Weltraumteleskop der NASA aufgenommen. Es zeigt den verschwommenen Halo, die Koma genannt, und den Schweif, die für Kometen charakteristisch sind, aber keine Asteroiden
Während die Beobachtungen „eindeutig zeigen“, dass der Hauptgürtelkomet eine Koma aus Wasserdampf aufweist, weist er kein nachweisbares Kohlendioxid (CO2) auf, so das Team.
Dies ist ein ungewöhnlicher Befund, da CO2 typischerweise ein Zehntel des flüchtigen Materials in einem Kometen ausmacht, das durch die Sonnenwärme leicht verdampft werden kann.
Mögliche Erklärungen hierfür sind, dass der Komet bei seiner Entstehung über CO2 verfügte, dieses jedoch aufgrund der warmen Temperaturen verloren ging, oder dass er sich in einer warmen Tasche des Sonnensystems gebildet hat, in der kein CO2 verfügbar war.
Kometen stammen hauptsächlich aus zwei Regionen – dem Kuipergürtel und der Oortschen Wolke, die sich beide viel weiter als der Hauptgürtel erstrecken – über die Umlaufbahn des Neptun hinaus.
Der Kuipergürtel ist 30 Astronomische Einheiten (AE) bis etwa 50 AE von der Sonne entfernt, während die Oortsche Wolke viel weiter entfernt ist – zwischen etwa 2.000 und 100.000 AE.
Eine AE – eine Längeneinheit, die der durchschnittlichen Entfernung zwischen Erde und Sonne entspricht – beträgt 93 Millionen Meilen, das sind also wirklich große Entfernungen.
Irgendwann könnte ein Stern, der in der Nähe des Sonnensystems vorbeizieht, die Bewegungen von Kometen in der Oortschen Wolke gestört und sie in das Sonnensystem geschleudert haben.
Kometen im Asteroidenhauptgürtel stellen eine relativ neue Klassifizierung dar, wobei der erste Hauptgürtelkomet 1996 entdeckt wurde.
Zuvor ging man davon aus, dass sich Kometen nur im Kuipergürtel und in der Oortschen Wolke aufhielten, aber die Tatsache, dass Kometen weiter in das Sonnensystem hinein in Richtung Erde vordrangen, untermauert alle auf Kometen basierenden Theorien darüber, warum unsere Ozeane existieren.
Das James-Webb-Weltraumteleskop (hier im Weltraum abgebildet) sieht das Universum in Licht, das für das menschliche Auge unsichtbar ist
Wissenschaftler haben lange darüber spekuliert, dass Wassereis im wärmeren Asteroidengürtel, innerhalb der Umlaufbahn des Jupiter, erhalten bleiben könnte, aber ein endgültiger Beweis war nicht möglich – bis Webb.
„In der Vergangenheit haben wir im Hauptgürtel Objekte mit allen Eigenschaften von Kometen gesehen“, sagte Michael Kelley von der University of Maryland, Hauptautor der Studie.
„Aber nur mit diesen präzisen Spektraldaten von Webb können wir sagen: Ja, es ist definitiv Wassereis, das diesen Effekt erzeugt.“
Theorien deuten seit langem darauf hin, dass Wasser aus dem äußeren Sonnensystem später in seiner Geschichte zur Erde gelangte, möglicherweise über Kometen.
Neuere Forschungen deuten darauf hin, dass Wasserstoff im Erdinneren eine Rolle bei der Entstehung der Ozeane spielte.
Diese beiden Theorien schließen sich jedoch nicht gegenseitig aus, und eine Kombination aus beiden könnte erklären, warum so viel der Erdoberfläche – 71 Prozent – aus Wasser besteht.