Читать книгу Das fremde Element - Группа авторов - Страница 14

Was passiert dann genau im Übergang zum Wasserdampf? Geht es gegen 100 Grad, steigt die sogenannte kinetische Energie, also die Bewegung der Moleküle: Hitze bringt das Wasser sichtbar in Wallung. Dadurch bewegen sich die Teilchen auch stärker. Schließlich können sie der Wechselwirkung mit ihren benachbarten Molekülen entkommen – und gleichzeitig dem Druck der Atmosphäre widerstehen. Es entsteht die Gasform des Wassers: Wasserdampf.

Noch spannender wird es, wenn man sich das Verhalten der Wassermoleküle in der Nähe des Gefrierpunktes ansieht. Dort bricht Wasser endgültig aus dem normalen Verhalten von Wasserstoffverbindungen aus. Denn dort ändert seine Dichte sich nicht so, wie man es erwartet. Dichte – man erinnere sich an die Schulzeit – ist die Masse pro Volumen. Man stelle sich also einen Liter Wasser vor: Je nachdem, welche Temperatur er hat, ändert er das Gewicht, zwar nicht viel, aber immerhin etwas. Das gilt auch für alle anderen Stoffe.

Eine Regel halten die meisten Elemente und Verbindungen jedoch ein: Werden sie fest, nimmt ihre Dichte zu – sie haben dann mehr Masse pro Volumen. Wasser jedoch hält sich nicht daran: Es hat die größte Dichte bei vier Grad Celsius, kurz bevor es fest wird. „Wir nennen das die Dichte-Anomalie – ein äußerst ungewöhnliches Verhalten der Wassermoleküle“, sagt Stolte. Denn Wasser ist eine der wenigen Verbindungen, deren Feststoff sich gegenüber flüssiger Form ausdehnt. „Ein Beispiel, das jeder kennt: Gefrorene Wasserflaschen – etwa auf dem Balkon oder im Tiefkühler – platzen. Bei fast allen anderen Flüssigkeiten ist das nicht der Fall – nur Wasser dehnt sich aus.“

Woher unser Wasser stammt

Das Erdenwasser ist außerirdisch: Ein Gespräch mit Dr. Jan Hendrik Bredehöft vom Institut für Angewandte und Physikalische Chemie an der Universität Bremen.

natur: Woher stammt unser Wasser?

Dr. Jan Hendrik Bredehöft: Die Staubwolke, aus der sich unser Sonnensystem gebildet hat, enthielt bereits große Mengen an Wasser. Wassereis ist eine der häufigsten Verbindungen im All. Als nun die Erde entstand, hat sie aus der Eis- und Staubwolke jede Menge Wasser erhalten.

natur: Und dieses Wasser bedeckt heute unseren Planeten?

Bredehöft: Nein, denn der Prozess der Erdentstehung war so heiß, dass höchstwahrscheinlich die Temperatur ausgereicht hat, das gesamte Wasser ins All zu verkochen. Normalerweise wäre das wegen der Anziehungskraft der Erde nicht möglich. Allerdings hatte die Erde damals keine solch ausgeprägte Schutzhülle und kosmische Strahlung spaltete die Wassermoleküle. Der Wasserstoff konnte dann leicht entfliehen.

natur: Warum ist dann heute wieder so viel Wasser auf der Erde?

Bredehöft: Tatsächlich deutet vieles darauf hin, dass große Mengen unseres Erdenwassers von Kometen stammen. Das lässt sich an den Sauerstoffisotopen ablesen. Normalerweise sollte in unserer Region des Sonnensystems hauptsächlich Sauerstoff-18 vorkommen. Das Wasser in unseren Meeren ist aber größtenteils aus Sauerstoff-16, das eher vom Rand oder von außerhalb unseres Sonnensystems stammt. Wenn wir Originalwasser hätten, hätten wir deutlich mehr Sauerstoff-18. Das Wasser der Erde ist also kosmischen Ursprungs.

Eine Schneeflocke. Wenn die Luft ruhig ist, kann sich ein solche symetrisches hexagonales Kristall bilden