Die Beschreibung der Entwicklung von deuteriertem Wasser mithilfe eines Multi-Zustandsmodells des Solaren Nebels

Die Entstehung von Leben ist eng mit dem Vorhandensein von Wasser und präbiotischen Molekülen verknüpft. Da solche Verbindungen schon in den frühesten Phasen der Sternentstehung nachgewiesen wurden, stellt sich sofort die Frage nach der Historie dieser Vorkommen und deren Verfügbarkeit während der Entstehung der terrestrischen Planeten. Wird von der Solaren Nebel Hypothese ausgegangen, bilden sich Planetensysteme aus den Protoplanetaren Scheiben, die beim Kollaps von metastabilen, hydrostatischen Wolkenkernen entstehen können. Da insbesondere der relative Anteil von deuteriertem Wasser Hinweise auf die Historie des Wassertransports geben kann, wird dessen Verteilung im Rahmen der vorliegenden Arbeit über die zeitliche Entwicklung der Phasen des Solaren Nebels untersucht, und die Ergebnisse anschließend mit Messungen an Kometen und Sternentstehungsregionen verglichen. Die einzelnen Modelle basieren auf einem Kernmodell mit Bonnor-Ebert Profil, einem semi-analytischen, adiabatischen Kollapsmodell und einem Modell für die optisch dichte T-Tauri Scheibenphase. Dabei liegt der Fokus auf der Integration der einzelnen Modelle hin zu einem Ab-initio-Modell, in dem jede Phase von der vorherigen initialisiert wird. Es zeigt sich, dass die Entstehung von Wasser während der Wolkenphase nur sehr wenig von externen Parametern wie Strahlung und Staubbewegung in der Einhüllenden beeinflusst wird, und es relativ gleichmäßig in Form von eisummanteltem Staub über den Wolkenkern verteilt ist. Die Deuterierung des Wassers ist zu dieser Zeit in den inneren Regionen des Kerns höher und weist ein D/H Verhältnis von maximal 2,2% auf. Am Ende des Kollaps bildet sich bei ca. 1,4 AU eine sog. "Hot Corino" Zone aus, in der die Evaporation des Wassereises vom Staubmantel einsetzt. Aufgrund des rein adiabatischen Ansatzes für den Kollaps liegt zu Beginn der Scheibenphase ein sehr geringer Temperaturgradient vor, wodurch es zu Abweichungen von der erwarteten MMSN Scheibenstruktur kommt. Die einsetzenden Neutral-Neutral Reaktionen können das D/H Verhältnis daher noch nicht signifikant reduzieren, sodass am Ende des Kollaps im Bereich der sich bildenden Scheibe ein konstantes D/H Verhältnis von 2,5% vorliegt. Die kontinuierliche Initialisierung der chemischen Konzentrationen führt beim Übergang zur Scheibe zu starken Einschwingvorgängen und erfordert zukünftig die Einbindung eines zwischengeschalteten Modells für den Aufbau der vertikalen Struktur.