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Wasserbilanz: Die Erde hat ein Leck

Die Erde hat ein Leck

09.03.2012, 22:07 Uhr | Axel Bojanowski, Spiegel Online

Wasserbilanz: Die Erde hat ein Leck. Jährlich verschwinden rund 100.000 Tonnen Wasserstoff ins All. (Quelle: Thinkstock by Getty-Images)

Jährlich verschwinden rund 100.000 Tonnen Wasserstoff ins All. (Quelle: Thinkstock by Getty-Images)

Der blaue Planet verliert sein Wasser: Bereits ein Viertel der Meere sei entschwunden - teils ins All, berichten Forscher. Auch auf den Kontinenten gibt es Orte, die Wasser aus den Ozeanen binden.

Es ist, als liefe die Erde langsam aus. Geologen haben entdeckt, dass der Planet einen Gutteil seines Meerwassers verloren hat. Seit der Frühzeit vor knapp vier Milliarden Jahren haben sich die Ozeane um ein Viertel entleert. Das verschwundene Wasser könnte den gesamten Atlantik füllen - und den Meeresspiegel um 800 Meter heben. Forscher haben ein Leck ins Weltall identifiziert.

In uraltem Fels aus der Frühzeit der Erde haben die Wissenschaftler um Emily Pope von der Universität Kopenhagen Relikte früherer Ozeane gefunden: Dort entdeckten sie Serpentinit-Gestein, das sich unter hohem Druck im Meeresboden bildet - und Aufschluss gibt über das Wasser früherer Zeiten. Eine radioaktive Uhr verriet sein Alter: wie der Sand in einer Sanduhr gleichmäßig rieselt, so zerfallen radioaktive Substanzen im Gestein mit unveränderlicher Geschwindigkeit und erlauben somit eine Altersbestimmung.

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Das Gestein in Westgrönland gehört demnach zu den ältesten der Welt, es bildete sich vor 3,8 Milliarden Jahren im Grund eines Urozeans - also etwa 700 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Die Analyse der Minerale im Fels ergab Erstaunliches. Die Zusammensetzung des Meeresgesteins unterschied sich deutlich von heutigen Proben: Insbesondere war deutlich weniger Deuterium enthalten, eine schwere Variante von Wasserstoff. Wasserstoff (H) bildet zusammen mit Sauerstoff (O) Wasser (H20).

Fingerabdruck urzeitlicher Ozeane

Deuterium dient Wissenschaftlern quasi als Fingerabdruck urzeitlicher Ozeane. Das schwere Deuterium bleibt übrig, wenn Wasser verdunstet oder mit anderen Stoffen reagiert - das ist eine Frage der Masse, leichterer Wasserstoff entfleucht eben leichter. Je mehr Wasser den Meeren entzogen wird, desto größer wird also der Anteil an Deuterium im Meer.

So ergibt sich eine einfache Formel: Je weniger Deuterium im Gestein vorkommt, desto mehr Wasser schwappte in den Meeren. Die Ozeane der Erdfrühzeit waren den Analysen zufolge um ein Viertel größer, berichten Emily Pope und ihre Kollegen nun im Wissenschaftsmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Aber wohin ist das Wasser verschwunden? Die Forscher haben zwei Leckagen ausgemacht: Das Weltall und den Untergrund der Kontinente. Ins Weltall verschwanden große Mengen Wasserstoff, der zusammen mit Sauerstoff Wasser bildet. Bakterien spalten Wasser auf, so dass Wasserstoff als Bestandteil von Methangas in die Luft entfleucht. Das Gas stieg in der Urzeit-Luft bis in die Stratosphäre, wo es von energiereicher Sonnenstrahlung in seine Einzelteile zerlegt wurde. Wasserstoff als leichtestes Element überhaupt entschwebte darauf ins All - und konnte damit nicht wieder als Wasser in die Ozeane zurückkehren.

Das Leck ist nicht gestopft

Das andere Leck war die Bildung der Urzeit-Kontinente: Tief im Meeresgrund verbindet sich Wasser mit Mineralen, wobei vorzugsweise der leichtere Wasserstoff eingebaut wird - Deuterium bleibt zurück. Umwälzungen im Erdinneren befördern die Minerale schließlich in die Knautschzonen der Erdplatten, wo Vulkane die Minerale ausspucken - sie erstarren schließlich zu Erdkruste. Anstatt als Wasser im Meer zu schwappen, lagern die Wasserstoffteilchen also nun im Gestein der Kontinente.

Beide Leckagen der Erde sind heute allerdings kleiner als in der Urzeit. Zwar entstehen auch heute neue Landmassen. Gleichzeitig werden aber auch Kontinente von Wind und Wetter ausgewaschen, so dass der Wasserstoff auch als Wasser zurück ins Meer gelangt.

Dass heute weniger Wasserstoff ins All entfleucht als früher, liegt an einer anderen Gasmischung in der Atmosphäre: "Heute gibt es weitaus mehr Sauerstoff in der Luft", erläutert Emily Pope: Wasserstoff verbinde sich deshalb leicht mit Sauerstoff - "und es fällt als Wasser zurück zur Erde". Dennoch: Ganz geschlossen ist das Leck ins All nicht: Noch immer entfleuchen neuesten Schätzungen zufolge jährlich knapp 100.000 Tonnen Wasserstoff ins All. Die Meere werden kleiner - heutzutage allerdings nur noch um den winzigen Bruchteil eines Millimeters pro Jahr.

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