Die Haupttheorie der Entstehung der Erde wurde als unplausibel bezeichnet: warum es passiert ist

Obwohl die Erde schon lange im Detail erforscht ist, müssen Wissenschaftler noch einige grundlegende Fragen beantworten.

Einer davon betrifft die Entstehung des Planeten.Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich und des Nationalen Kompetenzzentrums für Planetenwissenschaften hat eine Antwort auf diese Frage gefunden. In ihrer Studie nutzten die Wissenschaftler Computermodelle und führten mehrere Laborexperimente durch. Die Ergebnisse der Arbeit wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.

Das Problem der alten Theorie

Die vorherrschende Theorie in der Astrophysikund die Kosmochemie besagt, dass die Erde aus Chondriten-Asteroiden entstanden ist. Dabei handelt es sich um relativ kleine, einfache Stein- und Metallblöcke, die zu Beginn der Entstehung des Sonnensystems auftauchten. Das Problem dieser Theorie besteht darin, dass keine Mischung dieser Chondriten die genaue Zusammensetzung der Erde erklären kann. Es enthält nicht so viele leichte, flüchtige Elemente wie Wasserstoff und Helium, wie es sollte.

Im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler unterschiedliche Vorschläge gemachtHypothesen, die diese Diskrepanz erklären könnten. Beispielsweise wurde angenommen, dass die Kollisionen von Objekten, aus denen später die Erde entstand, enorme Wärmemengen freisetzen. Dadurch verdampften schließlich die leichten Elemente und der Planet blieb in seiner aktuellen Zusammensetzung zurück.

Die Autoren der neuen Studie sind jedoch zuversichtlich, dass dies der Fall istTheorien werden unglaubwürdig, sobald die Isotopenzusammensetzung verschiedener Elemente der Erde gemessen wird. Somit haben alle Isotope eines chemischen Elements die gleiche Anzahl an Protonen, obwohl sie eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen haben. Isotope mit weniger Neutronen sind leichter und sollten sich daher leichter verflüchtigen. Wenn die Theorie der Verdunstung beim Erhitzen korrekt wäre, gäbe es auf der Erde weniger dieser leichten Isotope als in den ursprünglichen Chondriten. Doch Isotopenmessungen zeigen ein anderes Bild.

Neue Idee

Dynamische Modelle, mit deren HilfeWissenschaftler modellieren die Entstehung von Planeten und zeigen, dass sich die Planeten im Sonnensystem nach und nach gebildet haben. Mit der Zeit verwandelten sich kleine Körnchen in kilometerlange Planetesimale, die unter dem Einfluss der Schwerkraft immer mehr Material anhäuften.

Planetesimale sind wie Chondriten kleinkosmische Körper aus Stein und Metall. Aber im Gegensatz zu Chondriten wurden sie so stark erhitzt, dass sie sich in einen metallischen Kern und einen felsigen Mantel differenzierten. Darüber hinaus haben Planetesimale, die in verschiedenen Regionen um die junge Sonne oder zu unterschiedlichen Zeiten entstanden sind, unterschiedliche chemische Zusammensetzungen.

Die Frage war, ob eine zufällige Kombination verschiedener Planetesimale tatsächlich die Erde in der heute bekannten Zusammensetzung bilden könnte.

Prüfung der Theorie

Um das herauszufinden, führte das Team Computertests durchModellieren. Während dieses Prozesses kollidierten im frühen Sonnensystem Tausende von Planetesimalen miteinander. Die Modelle waren so konzipiert, dass im Laufe der Zeit aus Weltraumgesteinen Himmelskörper entstehen würden, die den vier Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars entsprechen.

Die Studie ergab, dass eine Mischung aus vielen verschiedenen Planetesimalen tatsächlich zu der Zusammensetzung der Erde führen könnte, die Wissenschaftlern bekannt ist.

Wie wird es helfen?

Jetzt haben Planetenforscher einen Mechanismus dafürerklärt besser die Entstehung nicht nur der Erde, sondern auch anderer Gesteinsplaneten. Damit ließe sich beispielsweise vorhersagen, wie sich die Zusammensetzung des Merkur von der anderer Gesteinsplaneten unterscheidet. Auch außerhalb des Sonnensystems.