Chemie auf dem Mars

Wasser als Schlüsselelement des Lebens

Die Entstehung von Leben ist immer an das Vorhandensein von Wasser gebunden, da es als Flüssigkeit existieren kann und sich viele Stoffe darin lösen, so dass Nährstoffe und Abfallprodukte eines Lebewesens transportiert werden können. Dies könnten zwar auch andere Flüssigkeiten leisten, aber Wasser ist einer der am weitesten verbreiteten Stoffe des Universums. [1]

In reinem Zustand ist Wasser H₂O eine klare, geruch- und geschmacklose, farblose Flüssigkeit. Sein Schmelzpunkt liegt bei 0°C = 273.15K, sein Siedepunkt bei 100°C = 373.15K. Beim Tripelpunkt des Wassers liegen flüssiges Wasser, Eis (feste Form) und Wasserdampf im nonvarianten Gleichgewicht nebeneinander vor; als zugehörige Temperatur ist 273.16K = 0.01°C definiert worden. [2]

Die Eigenschaften des Wassers sind vor allem für das Verständnis der zellulären Prozesse von Lebewesen sehr wichtig. Alle wichtigen Eigenschaften lassen sich auf die Dipolnatur des Wassermoleküls zurückführen.[3] Seine beiden Wasserstoff-Atome sind in einem Winkel von 105° angeordnet und durch die unterschiedlichen Elektronegativitäten von Sauerstoff (3.44) und Wasserstoff (2.20) ist die O-H-Bindung polarisiert, d.h. die beiden entgegengesetzten elektrischen Pole fallen in ihrer räumlichen Lage nicht zusammen, so dass das Wassermolekül einen Dipol bildet. [2]

Abb.1: Struktur von Wasser [2]

Die Polarität des Wassers bedingt:

1. Die hohe Dielektrizitätskonstante dieses Lösungsmittels. Sie ist etwa 80mal so hoch wie an der Luft, so dass Wechselwirkungen elektrischer Ladungen im Wasser nur etwa 1/80 der in Luft gemessenen Energien besitzen. Dies erklärt die gute Löslichkeit von Salzen in Wasser.
2. Die innere Struktur des Wassers, die durch Bildung von Wasserstoffbindungen zustande kommt. Daraus folgen die hohe spezifische Wärme, die hohe Verdunstungswärme, die starke Unterkühlbarkeit usw. Auch die hohe Oberflächenspannung des Wassers lässt sich durch die Dipolnatur des Wassermoleküls und die Wechselwirkung zwischen benachbarten Molekülen erklären. [3]

Deshalb wird Wasser als Schlüsselelement des Lebens bezeichnet. Wasser muss an der Entstehung von Leben beteiligt sein und da in der Vergangenheit des Mars flüssiges Wasser ziemlich sicher existiert hat, besteht theoretisch die Möglichkeit, dass es eine Form von Leben auf dem Mars gegeben haben könnte.

Literatur:

[1] http://quest.arc.nasa.gov/mars/ask/mars-life/Water_a_Key_Element_for_Life.txt; 15.03.1998

[2] Römpp-Lexikon, Chemie, Thieme-Verlag, Band 6, 10. Auflage, 1999, S. 4993f.

[3] Czihak/Langer/Ziegler, Biologie, Springer Verlag, 5. Auflage, 1992, S. 52f.

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Erstellt von: Stefanie Montag, 1999; E-Mail an: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de