- Eis ist im Universum weit verbreitet, zeigt aber unterschiedliche Strukturen je nach Umweltbedingungen. Im Weltraum ist Eis oft amorph, im Gegensatz zum geordneten, hexagonalen Eis auf der Erde. Forscher untersuchen diese Unterschiede, um mehr über planetarische Bildung und Lebensentstehung zu lernen. Computermodelle und Simulationen unterstützen das Verständnis über kosmisches Eis. Studien deuten darauf hin, dass Weltraumeis teilweise kristalline Strukturen enthalten könnte, was Auswirkungen auf die Panspermie-Hypothese hat.
Eis ist ein essenzielles Element im Universum. Es gibt gefrorene Wassermoleküle auf Monden, Asteroiden und sogar in Ihrem Getränk, wenn Sie sich an einem heißen Sommertag abkühlen. Dennoch ist nicht jedes Eis unter dem Mikroskop identisch, obwohl es aus denselben Bausteinen besteht. Die molekulare Struktur des irdischen Eises ist eine kosmische Kuriosität. Normalerweise sind die Moleküle in geometrischen Strukturen, meist Hexagonen, angeordnet, die sich immer wiederholen. Dies resultiert aus der besonderen Kombination von Temperatur und Druck, unter der Wasser auf der Erde gefriert. Der langsame Gefrierprozess erlaubt es den Molekülen, Kristalle zu bilden.
Andersartige Gefriersysteme im All
Im Weltraum zeigt sich Eis jedoch in einer anderen Form. Aufgrund der extremen Bedingungen, wie dem Vakuum und den starken Temperaturschwankungen, gilt das Eis im All als amorph. Es fehlen die klaren, strukturierten Muster, wie wir sie von irdischem Eis kennen. Diese Unterschiede stellen Wissenschaftler vor Herausforderungen, wenn sie mehr über die Bildung von Planeten und die Entstehung von Leben lernen möchten. Da das Verständnis darüber, wie Weltraumeis gefriert, noch lückenhaft ist, erschwert dies die Einschätzung des Wassergehalts in anderen Sonnensystemen.
Studien über kosmisches Eis
Forscher widmen sich daher intensiv dem Studium von Weltraumeis, um herauszufinden, wie gefrorenes Wasser weit entfernt von der Erde agiert. Proben von Kometen und Asteroiden wären äußerst hilfreich, doch bis solche erfolgreich eingefangen werden, stützen sich Wissenschaftler auf Computermodelle und Simulationen des irdischen Eises. Durch solche Studien wurden zunehmend Überraschungen aufgedeckt. Ein kürzlich veröffentlichter Bericht legt nahe, dass auch im Universum amorphes Eis eine gewisse Ordnung aufweist. Die Theorie besagt, es könne sich aus strukturierten Fragmenten zusammensetzen – kristalline Regionen von lediglich etwa 3 Nanometern Breite, eingebettet in Chaos.
Bedeutung der Kristallordnung
Um diesen Schluss zu ziehen, führte das Forschungsteam zunächst Computermodellierungen durch, die die Gefrierprozesse von Wassermolekülen unter variierenden Temperaturbedingungen simulierten. Diese Modelle wurden mit Laborexperimenten abgeglichen, bei denen Wasserdampf über eine extrem kalte Oberfläche geleitet wurde, um Eis zu bilden, ohne zwischendurch ein Flüssigkeitsstadium zu erreichen. Dieses Verfahren ähnelt dem während der Geburt eines Planetensystems. Dabei entstand ein teilweise amorphes Material, dessen Struktur am besten zu einem Modell passte, das 20 Prozent kristalline und 80 Prozent amorphe Eisbestandteile aufwies.
Diese Erkenntnisse sind nicht nur für das Verstehen kosmischer Prozesse von Interesse, sondern auch für die sogenannte Panspermie-Hypothese. Diese spekuliert, dass Leben auf der Erde durch aus dem Weltraum stammende Lebenskeime entstanden sein könnte. Wenn Weltraumeis wirklich amorph und von niedriger Dichte ist, könnten Bausteine für Leben darin eingebettet gewesen sein. Enthält es hingegen viele kristalline Bereiche, wäre das weniger wahrscheinlich.
