Unsere Erde ist ein Wasserplanet: Drei Viertel ihrer Oberfläche sind heute von Ozeanen bedeckt und auch die Atmosphäre enthält reichlich Wasserdampf. Woher all dieses Wasser kommt, ist bisher jedoch erst in Teilen geklärt. Gängiger Theorie nach stammt ein großer Teil dieses Wassers aus der protoplanetaren Scheibe der jungen Sonne. Die Erde bekam ihr Wasser demnach bei der Planetenbildung, aber auch durch spätere Einschläge von Asteroiden und Kometen, die sich in verschiedenen Bereichen der protoplanetaren Scheibe bildeten. Ähnlichkeiten in den Isotopen von Wasserstoff und Sauerstoff des Wassers legen dies nahe, allerdings gibt es auch einige Abweichungen.
Unklar war bisher zudem, woher die protoplanetare Scheibe der Sonne ihr Wasser erhalten hat. Planetenforscher gehen schon länger davon aus, dass junge Sterne und die sie umgebenden Materiewolken ihr Wasser aus dem interstellaren Medium “erben”. “Wir können uns den Weg des Wassers durch den Kosmos als Kette oder Pfad vorstellen: Wir wissen bereits, wie die Endglieder davon aussehen – das Wasser auf Planeten und in Kometen”, erklärt Erstautor John Tobin vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) im US-amerikanischen Charlottesville. “Wir konnten bisher schon die Erde mit Kometen verknüpfen und Protosterne mit dem interstellaren Medium. Aber das Bindeglied von Protosternen zu Kometen fehlte.”
Heiße Scheibe erlaubt Blick aufs Wasser
Ob die protoplanetaren Scheiben von Sternen tatsächlich Wasser aus dem interstellaren Raum enthalten, ließ sich bisher nicht eindeutig nachweisen. Bei unserem Sonnensystem ist der Grund klar: Wir müssten dafür in der Zeit zurückreisen. Bei protoplanaren Scheiben um fremde Jungsterne gibt es ein anderes Problem: „Das meiste Wasser in planetenbildenden Scheiben ist als Eis gefroren, so dass es uns normalerweise verborgen bleibt“, erklärt Co-Autorin Margot Leemker vom Observatorium Leiden in den Niederlanden. Wenn Wasser zu Eis gefroren ist, können Astronomen seine Isotopenzusammensetzung, beispielsweise den Anteil des schweren Wasserstoff-Isotops Deuterium, nicht anhand von Spektralanalysen bestimmen – das geht nur bei gasförmigen Stoffen. In protoplanetaren Scheiben gibt es neben gefrorenem Wasser zwar auch Wasserdampf. Diese Zone mit ausreichender Hitze liegt aber meist zu nah am Stern und wird von den umgebenden Staubwolken verhüllt.
Doch Tobin und sein Team haben nun einen Protostern entdeckt, dessen Schneelinie – die Grenze, ab der Wasser gefriert – ungewöhnlich weit außen liegt. Der Protostern V883 Orionis liegt rund 1305 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Orion und besitzt eine Gas- und Staubscheibe, die bis zu 320 astronomische Einheiten ins All hinausreicht. Vor gut 130 Jahren ereignete sich in diesem heranwachsenden System ein starker Ausbruch, der die protoplanetare Scheibe des Protosterns aufheizte, wie die Astronomen berichten. Als Folge verschob sich die Schneelinie weit nach außen und ein großer Teil des protoplanetaren Wassers wurde zu Wasserdampf. Mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile konnten Tobin und sein Team dadurch die spektralen Signaturen dieses Wassers einfangen und analysieren. “Die aufgeheizte Scheibe von V883 Orionis ermöglicht es uns, sein Wasserreservoir räumlich aufgelöst zu charakterisieren, was bei den meisten protoplanetaren Scheiben nicht möglich ist”, erklären die Astronomen.
