Studie zeigt: Wasser entsteht als natürlicher Nebeneffekt der Planetenentstehung

31/10/2025 2 min

Washington (USA) – Eine neue experimentelle Studie liefert bahnbrechende Hinweise darauf, dass große Mengen Wasser als direkte Folge der Planetenbildung entstehen. Ein Prozess, der bislang nur theoretisch vermutet wurde. Flüssiges Wasser könnte im Universum vermutlich weit verbreiteter sein, als bisher vermutet.

Symbolbild: WasserCopyright/Quelle: Aurélien Barre (via Pixabay.com) / Pixabay License — Symbolbild: Wasser
Copyright/Quelle: Aurélien Barre (via Pixabay.com) / Pixabay License

Wie das Team um Geochemikerinnen Francesca Miozzi und Anat Shahar von der der Carnegie Institution for Science, des Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) und der University of California, Los Angeles (UCLA) im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/s41586-025-09816-z) berichten, entsteht Wasser als Wechselwirkung zwischen einer jungen Planetenatmosphäre und einem glühenden Magma-Ozean.

Für ihre Studie nutzten die Forschenden sogenannte Diamantstempelzellen, um winzige Proben aus eisen- und silikatreichem Gestein unter extremen Bedingungen zu untersuchen. Dabei wurden Drücke von bis zu 600.000-fachem Atmosphärendruck (60 GPa) und Temperaturen von über 4.000 Grad Celsius erzeugt. Dabei handelt es sich um Bedingungen, wie sie in der Frühphase junger, erdähnlicher Planeten herrschen. In dieser Umgebung reagierte Wasserstoff – ein Hauptbestandteil früher planetarer Atmosphären – mit dem Magma. Dabei entstanden nicht nur große Mengen Wasser, sondern auch gelöster Wasserstoff, der in die Schmelze aufgenommen wurde.

„Unsere Experimente zeigen erstmals eindeutig, dass Wasser in großem Umfang als natürlicher Nebeneffekt der Planetenentstehung entsteht“, erklärt Studienleiterin Miozzi. „Dabei wird Wasser durch die Reduktion von Eisenoxid durch molekularen Wasserstoff gebildet, während gleichzeitig große Mengen Wasserstoff im Magma gespeichert werden.“

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Diese Ergebnisse haben weitreichende Konsequenzen für das Verständnis der Entstehung lebensfreundlicher Planeten. Denn die Prozesse beeinflussen nicht nur die chemische Zusammensetzung der Gesteinshülle, sondern auch die Entwicklung des Planetenkerns und der späteren Atmosphäre. Wenn sich Wasser in nennenswertem Umfang schon in der Frühphase bildet, könnten viele junge Planeten – insbesondere sogenannte Sub-Neptune – deutlich wasserreicher sein, als bisher angenommen.

Sub-Neptune sind die häufigste Planetengattung in unserer Galaxis. Sie sind größer als die Erde, aber kleiner als Neptun, und besitzen vermutlich felsige Kerne mit dichten Wasserstoffhüllen. Dass genau diese Planetentypen unter den beobachteten Bedingungen Wasser bilden können, deutet darauf hin, dass flüssiges Wasser im Universum weit verbreiteter sein könnte, als bisher vermutet.

Die Studie entstand im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts AEThER („Atmospheric Empirical, Theoretical, and Experimental Research“), das von Anat Shahar geleitet wird. Das Programm vereint Fachrichtungen von Astronomie über Mineralphysik bis hin zu Kosmochemie, um die grundlegenden Mechanismen zu erforschen, die Planeten zu lebensfreundlichen Welten machen.

Frühere theoretische Modelle hatten bereits angedeutet, dass Wasser durch die Reaktion von Wasserstoff mit eisenhaltigen Magma-Ozeanen entstehen könnte. Doch erst jetzt gelang der experimentelle Nachweis dieses Prozesses. Die Forscher konnten zeigen, dass sich in dieser Wechselwirkung große Mengen Wasser bilden – und dass ein erheblicher Teil des Wasserstoffs im Inneren des Planeten gebunden bleibt.

„Diese Erkenntnis verändert unser Verständnis der chemischen und thermischen Entwicklung junger Planeten grundlegend“, so Shahar. „Sie zeigt, dass die Entstehung von Wasser kein Zufallsprodukt, sondern ein natürlicher Bestandteil der planetaren Evolution ist.“

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass flüssiges Wasser – und damit eine wesentliche Voraussetzung zumindest für das irdische Leben – nicht nur auf der Erde, sondern auf zahllosen Planeten in der Milchstraße existieren könnte.