Ein anormaler Stoff

Schwarzach Wasser ist H2O, das dürfte die bekannteste Formel der Welt sein: ein Atom Sauerstoff, nämlich das „O“, daran gebunden zwei Atome Wasserstoff, die beiden „H“s. Ganz einfach. So einfach die Formel ist, so absonderlich ist der Stoff, den sie beschreibt. Normale Substanzen werden pro Liter gerechnet immer schwerer, wenn man sie abkühlt. Auch das Wasser verhält sich über weite Temperaturbereiche so, aber bei vier Grad plus macht es eine Ausnahme, da wird es nämlich wieder leichter. Das Eis, das sich bei 0 Grad bildet, ist dann sogar besonders leicht. Für das Leben auf der Erde ist das ganz entscheidend: das viergrädige, spezifisch schwere Wasser sinkt auf den Grund der Ozeane ab, das kältere Wasser bleibt oben. Wäre das Wasser „normal“, würden die Ozeane vom Grund auf zufrieren und nie wieder auftauen. Es gäbe kaum flüssiges Wasser auf diesem Planeten, das Leben hätte sich gar nicht entwickelt.

Intern elektrisch geladen

Bis heute gibt es verschiedene Theorien, warum das beim Wasser so seltsam ist. Es hängt sicher damit zusammen, dass die Wassermoleküle intern elektrisch geladen sind: Am Sauerstoff klebt eine negative Teilladung, an den beiden Wasserstoffatomen eine positive, nach außen heben sich diese Ladungen auf, und das Wasser erscheint elektrisch neutral. Auf der Ebene der Moleküle hat es aber dramatische Konsequenzen. Gegensätzliche Ladungen ziehen sich an, so orientieren sich die negativen Ladungen des einen Wassermoleküls an die positiven eines anderen – es entstehen schwache Bindungen und äußerst vielfältige Strukturen. So können sich nicht nur zwei, sondern häufig fünf oder sechs Wassermoleküle zu einer Art ebenem Ring zusammenlagern. – Wasser gefriert bekanntlich bei 0 Grad und verdampft bei 100 Grad Celsius. Auch das ist anormal: Wenn es nur nach der Masse des Wassermoleküls ginge, dürfte es erst bei minus 100 Grad gefrieren und bei minus 80 Grad schon kochen, es wäre bei Raumtemperatur also ein Gas. – Noch wichtiger sind die chemischen Eigenschaften, Wasser löst eine Unzahl anderer Stoffe, darunter alle, die für das Leben von Bedeutung sind. Biochemische Reaktionen spielen sich in Lösungen ab, ohne Lösungsmittel (= Wasser) keine Chemie, kein Leben. In der Science Fiction wird viel über andere Lebensformen spekuliert, die irgendwo im Weltall existieren könnten – auf Wasser lässt sich dabei allerdings nicht verzichten. Andere Lösungsmittel haben nicht seine chemischen Eigenschaften und damit seine Lösekraft – oder sie sind, wie Ammoniak, nur bei tiefen Temperaturen flüssig. Faustregel: mit je zehn Grad höherer Temperatur laufen chemische Prozesse zwei- bis dreimal schneller ab. In der Kälte liefe die Evolution des Lebens, auf welcher Basis immer, zu langsam ab!