Wasservorkommen im Universum

mini|Wasser existiert sowohl in irdischen Wolken als auch auf dem Erdmond. Außerhalb des Planeten Erde existieren weitere Wasservorkommen im Universum. Wasser, die chemische Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff, gibt es auf anderen Himmelskörpern des Sonnensystems, in anderen Planetensystemen, interstellaren Wolken der Milchstraße und in anderen Galaxien. Es kann durch spektroskopische Untersuchungen bei Galaxien nachgewiesen werden, deren Licht mehr als zwölf Milliarden Jahre zur Erde unterwegs war. Demnach existierte es spätestens zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall.

Bei den extraterrestrischen Funden handelt es sich um Wasserdampf und Eis. Bis auf kleine Schlammtröpfchen auf dem Mars konnte jenseits der Erde bisher (2022) kein flüssiges Wasser nachgewiesen werden. Es gibt Hinweise, dass Eismonde im äußeren Sonnensystem unter ihrer Oberfläche Ozeane aus flüssigem Wasser beherbergen. Für Leben wie auf der Erde ist Flüssigwasser notwendig.Jeffrey Bennett u. a.: Astronomie. Die kosmische Perspektive (Hrsg. Harald Lesch), 5., aktualisierte Auflage. Pearson Studium Verlag, München 2010, ISBN 978-3-8273-7360-1, S. 1048.

Am besten erforscht sind die Wasservorkommen des Sonnensystems. Die Erde ist der einzige Planet in unserem Sonnensystem, bei dem Wasser direkt an der Planetenoberfläche in allen drei Aggregatzuständen dauerhaft vorkommt. Dieser Umstand macht die Erde zumindest im Sonnensystem einzigartig.S. Franck, A. Block, W. von Bloh, C. Bounama, I. Garrido, H. J. Schellnhuber: Planetary habitability: is Earth commonplace in the Milky Way? In: Naturwissenschaften. Nr. 88, 2001, S. 416–426. doi:10.1007/s001140100257

Kristallwasser mini|hochkant=0.9|Der sehr große Asteroid Pallas besitzt wasserhaltige Minerale. Kristallwasser ist Wasser, das in Mineralen eingeschlossen wurde. Als Bestandteil der Minerale baut es Gesteine mit auf.U. Sebastian: Gesteinskunde. Heidelberg 2009, ISBN 978-3-8274-2024-4, S. 13. Im Sonnensystem wurde Kristallwasser belegt für den Zwergplaneten Ceres, für die sehr großen Asteroiden Pallas und Vesta,M. C. de Sanctis, J-Ph. Combe, E. Ammannito, E. Palomba, A. Longobardo, T. B. McCord, S. Marchi, F. Capaccioni, M. T. Capria, D. W. Mittlefehldt, C. M. Pieters, J. Sunshine, F. Tosi, F. Zambon, F. Carraro, S. Fonte, A. Frigeri, G. Magni, C. A. Raymond, C. T. Russell, D. Turrini: Detection of widespread hydrated materials on Vesta by the VIR imaging spectrometer on board the Dawn mission. In: The Astrophysical Journal Letters. Nr. 758, 2012, L36. doi:10.1088/2041-8205/758/2/L36 für den ErdmondJ. J. Barnes, M. Anand, I. A. Franchi, N. A. Starkey, Y. Ota, Y. Sano, S. S. Russell, R. Tartèse: The hydroxyl content and hydrogen isotope composition of lunar apatites. In: 43rd Lunar and Planetary Science Conference. 2012, S. 1797 (Link) und für Asteroiden der Typen B, G, F und C,T. Encrenaz, J.-P. Bibring, M. Blanc, M.-A. Barucci, F. Roques, P. Zarka: The Solar System. Berlin / Heidelberg 2004, ISBN 3-540-00241-3, S. 275. allen voran für bestimmte kohlige Chondriten.O. Norton, N. O. Richard: The Cambridge Encyclopedia of Meteorites. Cambridge, 2002, ISBN 0-521-62143-7, S. 121–124. Wasserhaltige Minerale wurden weiterhin auf dem Planeten MarsJ. F. Mustard, S. L. Murchie, S. M. Pelkey, B. L. Ehlmann, R. E. Milliken, J. A. Grant, J.-P. Bibring, F. Poulet, J. Bishop, E. N. Dobrea, L. Roach, F. Seelos, R. E. Arvidson, S. Wiseman, R. Green, C. Hash, D. Humm, E. Malaret, J. A. McGovern, K. Seelos, T. Clancy, R. Clark, D. D. Marais, N. Izenberg, A. Knudson, Y. Langevin, T. Martin, P. McGuire, R. Morris, M. Robinson, T. Roush, M. Smith, G. Swayze, H. Taylor, T. Titus, M. Wolff: Hydrated Silicate Minerals on Mars Observed by the Mars Reconnaissance Orbiter CRISM Instrument. In: Nature. Nr. 454, 2008, S. 305. doi:10.1038/nature07097 und natürlich auch auf der Erde gefunden.F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, ISBN 3-14-160279-4, S. 11. Außerhalb des Sonnensystems wurden noch keine Vorkommen von Kristallwasser entdeckt.

Wassereis Die Gesamtheit der Eisvorkommen eines Himmelskörpers heißt Kryosphäre. Sie kann zu größeren Teilen oder komplett aus Wassereis bestehen. Eine Kryosphäre kann einen ganzen Himmelskörper einschließen. Dann existiert eine global durchgehende Kryosphäre – als Hohlkugel umhüllt sie den Himmelskörper. Eine Kryosphäre kann aber auch lediglich an den kältesten Orten eines Himmelskörpers überdauern. Dann bildet sich eine regional begrenzte Kryosphäre.

Sonnensystem Das weitaus meiste Wasser des Sonnensystems liegt als Wassereis vor. Der größte Anteil des Wassereises wird in den kalten Außenregionen des Sonnensystems angetroffen. Diese beginnen mit einem Abstand von ungefähr drei Astronomischen Einheiten zur Sonne, zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter. Dort verläuft die Schneegrenze. Jenseits von ihr wird die Beleuchtungsstärke der Sonne zu schwach, um Wassereis zu sublimieren. Demzufolge kann sich dort Wassereis langfristig halten und sammeln.

Inneres Sonnensystem Auf den Himmelskörpern des inneren Sonnensystems existieren keine global durchgehenden Kryosphären. Gegebenenfalls beschränken sich Wassereisvorkommen auf die kältesten Gebiete oder liegen – geschützt vor Sonnenlicht – unter der Oberfläche.

Merkur Auf dem sonnennächsten Planeten Merkur existieren an den Polen ununterbrochen lichtlose Areale. Dort befindet sich Wassereis unter 10 bis 20 Zentimetern Regolith. Merkurs regional begrenzte Kryosphäre besitzt eine Mächtigkeit zwischen Dutzenden Zentimetern und einigen Metern. Für die nördliche Polregion beträgt die Masse des Wassereises zwischen 20 und 1000 Milliarden Tonnen. Sehr wahrscheinlich wurde das Wasser durch einschlagende Kleinkörper zum Merkur gebracht.

Erde Die größte regional begrenzte Kryosphäre des Sonnensystems existiert auf dem Planeten Erde.F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, ISBN 3-14-160279-4, S. 117–120. Die irdische Kryosphäre besaß in den 1990er Jahren ein Volumen von ungefähr 24 Millionen Kubikkilometern Wassereis.F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, ISBN 3-14-160279-4, S. 11–12. Sie kann zweigeteilt werden in Gebiete mit polarem Wassereis (Packeis, Eisschilde von Grönland und Antarktika)F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, ISBN 3-14-160279-4, S. 119. und mit nichtpolarem Wassereis (Gebirgsgletscher, Permafrost der subpolaren Gebiete und außerpolaren Hochgebirge).B. Eitel: Bodengeographie. Braunschweig 1999, ISBN 3-14-160281-6, S. 50 u. 66.F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, ISBN 3-14-160279-4, S. 100–107. Sie umfasst zudem sowohl subaerische Anteile (Meereis, Gletscher, Eisschilde) als auch subterrane Areale (Permafrost, EishöhlenT. Dauer: Abseilen ins Höhleneis. In: GEO. Nr. 01, 2014, S. 30–48 (Link)). Außerdem kann Wassereis in Form fester Niederschläge vorkommen.F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, ISBN 3-14-160279-4, S. 42–43. Die irdische Kryosphäre besaß ihre größte Ausdehnung in der sturtischen Eiszeit und der marinoischen Eiszeit während des Erdzeitalters namens Cryogenium, das vor 635 Millionen Jahren endete. Doch selbst während jener Eiszeiten wurde der Planet niemals gänzlich von Eis überzogen.P. A. Allen, J. L. Etienne: Sedimentary challenge to Snowball Earth. In: Nature Geoscience. Nr. 1, 2008, S. 817. doi:10.1038/ngeo355 Zu keinem Zeitpunkt der Erdgeschichte besaß die Erde eine global durchgehende Kryosphäre.

Wasser der Erde Kristallwasser Wassereis Flüssigwasser Wasserdampf Überkritisches Wasser

Erdmond Auf dem Erdmond besteht eine verhältnismäßig kleine, regional begrenzte Kryosphäre. Sie weist Übereinstimmungen mit den Eisvorkommen des Merkur auf, denn auch hier befindet sich das Wassereis auf den Böden von Kratern in Nähe der Pole. Die Kraterböden werden ebenfalls nicht von Sonnenlicht erreicht und liegen wahrscheinlich seit Jahrmilliarden ständig in Schatten.W. C. Feldman, S. Maurice, D. J. Lawrence, R. C. Little, S. L. Lawson, O. Gasnault, R. C. Wiens, B. L. Barraclough, R. C. Elphic, T. H. Prettyman, J. T. Steinberg, A. B. Binder: Evidence for water ice near the lunar poles. In: Journal of Geophysical Research: Planets. Nr. 106, 2001, S. 23231. doi:10.1029/2000JE001444P. D. Spudis, D. B. J. Bussey, S. M. Baloga, B. J. Butler, D. Carl, L. M. Carter, M. Chakraborty, R. C. Elphic, J. J. Gillis-Davis, J. N. Goswami, E. Heggy, M. Hillyard, R. Jensen, R. L. Kirk, D. LaVallee, P. McKerracher, C. D. Neish, S. Nozette, S. Nylund, M. Palsetia, W. Patterson, M. S. Robinson, R. K. Raney, R. C. Schulze, H. Sequeira, J. Skura, T. W. Thompson, B. J. Thomson, E. A. Ustinov, H. L. Winters: Initial results for the north pole of the Moon from Mini-SAR, Chandrayaan-1 mission. In: Geophysical Research Letters. Nr. 37, 2010, L06204. doi:10.1029/2009GL042259

Wasser des Erdmonds Kristallwasser Wassereis

Mars mini|hochkant=0.9|In einem frischen Einschlagkrater auf dem Mars wurde Wassereis sichtbar, das ansonsten unter der Oberfläche verborgen bleibt. Die regional begrenzte Kryosphäre des MarsO. Mousis, J. I. Lunine, E. Chassefière, F. Montmessin, A. Lakhlifi, S. Picaud, J.-M. Petit, D. Cordier: Mars cryosphere: A potential reservoir for heavy noble gases? In: Icarus. Nr. 218, 2012, S. 80. doi:10.1016/j.icarus.2011.12.007 kann ähnlich gegliedert werden wie die Kryosphäre der Erde. Sie umfasst nämlich ebenfalls nicht nur die beiden Polarregionen. Dort sind die Wassereisvorkommen meistens von Trockeneis (außer im Sommer)T. Appéré, B. Schmitt, Y. Langevin, S. Douté, A. Pommerol, F. Forget, A. Spiga, B. Gondet, J.-P. Bibring: Winter and spring evolution of northern seasonal deposits on Mars from OMEGA on Mars Express. In: Journal of Geophysical Research: Planets. Nr. 116, 2011, E05001. doi:10.1029/2010JE003762 und vor allem von Sedimenten bedeckt. Um den Nordpol wurden viele tausend Kubikkilometer Wassereis festgestellt.G. Maise, J. Powell, J. Powell, J. Paniagua, H. Ludewig: MULTI-MICE: A Network of Interactive Nuclear Cryo Probes to Explore Ice Sheets on Mars and Europa. New York 2006, S. 2 (Link) Es nimmt ein Gebiet von ungefähr 900.000 Quadratkilometern ein und erreicht in seiner Mitte zwei Kilometer Dicke.N. E. Putzig, R. J. Phillips, R. Seu, D. Biccari, A. Safaeinili, J. W. Holt, J. J. Plaut, A. F. Egan: Subsurface structure of Planum Boreum from Mars Reconnaissance Orbiter Shallow Radar soundings. In: Icarus. Nr. 204, 2009, S. 443. doi:10.1016/j.icarus.2009.07.034 Um den Südpol wurden 1.600.000 Kubikkilometer Wassereis gefunden.J. J. Plaut, G. Picardi, A. Safaeinili, A. B. Ivanov, S. M. Milkovich, A. Cicchetti, W. Kofman, J. Mouginot, W. M. Farrell, R. J. Phillips, S. M. Clifford, A. Frigeri, R. Orosei, C. Federico, I. P. Williams, D. A. Gurnett, E. Nielsen, T. Hagfors, E. Heggy, E. R. Stofan, D. Plettemeier, T. R. Watters, C. J. Leuschen, P. Edenhofer: Subsurface Radar Sounding of the South Polar Layered Deposits of Mars. In: Science. Nr. 316, 2007, S. 92. doi:10.1126/science.1139672 Jenseits der Polarregionen befinden sich ausladende Areale mit nicht-polarem Wassereis.J. W. Head, D. R. Marchant: Evidence for Non-Polar Ice Deposits in the Past History of Mars. In: Lunar and planetary science Conference. Nr. 39, 2008, S. 1295 (Link)