Die Erde entstand aus Mini-Steinen

Die Erde und andere Planeten bildeten sich in der Frühphase des Sonnensystems aus kleineren Objekten, den sog. Planetesimalen [1] oder planetaren Embryos. Ein Hinweis dafür findet sich im Asteroidengürtel [1]. In diesem Bereich des Sonnensystems befinden sich noch immer Planetesimale. Sie sind Zeugen der frühen Planetenbildung.

Heutzutage fallen immer noch kleine Fragmente der Asteroiden als sog. Meteorite [1] auf die Erde. Aus der Untersuchung dieser Meteorite weiß man, dass sie aus millimetergroßen runden Steinchen, den Chondren [1] (Abb. 1), bestehen. Dabei handelt es sich um die Grundbausteine des Sonnensystems.

Abb. 1 Mikroaufnahme eines Meteoriten mit Chrondren.
© http://www.strickling.net

Lange war unklar wie derartige Chondren später Asteroiden bilden. Eine neue Studie [2] einer internationalen Forschergruppe um Anders Johansen von der Lund-Universität [1] zeigt wie sich aus kleinsten Teilchen riesige Asteroiden bilden, indem sie mithilfe der Gravitation die kleinen Chondren aufsammeln.

Chondritische Meteorite
Chondritische Meteorite [1] sind Fragmente von Asteroiden, die in einer frühen Phase der Entstehung des Sonnensystems nicht geschmolzen sind. Ihre Bestandteile erlauben die Untersuchung dieser ersten Phase der Planetenbildung, in der mikrometergroße Staubkörner zu asteroidengroßen Planetesimalen anwuchsen.

Der Hauptbestandteil der meisten chondritischen Meteorite sind Chondren. Die millimetergroßen glasartigen Teilchen bildeten sich während einer Aufheizungsphase der protoplanetaren Scheibe [1].

Untersuchungen zeigen, dass die Chondren während der frühesten Epochen der solaren protoplanetaren Scheibe kristallisierten, vor etwa 3 Milliarden Jahren. Die Forscher fanden außerdem heraus, dass sich die Chrondrule in unterschiedlichen Bereichen der protoplanetaren Scheibe bildeten und danach in die Bereiche transportiert wurden, in denen sie später von ihren jeweiligen Planeten akkretiert (aufgesammelt) wurden. Das bedeutet der Bereich, in dem sich Asteroiden gebildet haben, muss über sehr lange Zeitspannen von Chondren dominiert gewesen sein.

Meteorite ermöglichen uns einen direkten Blick auf das primitive chondritische Material, aus dem sich die Planetesimale des Asteroidengürtels gebildet haben. Dagegen wurden die Planetesimale, die sich ursprünglich in der Region um die erdähnlichen Planeten befanden, zu Planeten. Beweise hiefür existieren leider nicht mehr, da sämtliche Chondren in dieser Region von den Planeten aufgesammelt wurden. Allerdings existieren Hinweise darauf, dass sich die Chondren ebenfalls in dem Bereich befunden haben müssen, in dem sich später die erdähnlichen Planeten bildeten, beispielsweise die Erde und der Mars [1].

Das Aufsammlen von Chrondrulen
Leider ist der Prozess der Umwandlung großer Mengen Chrondrule in (große) Astroiden größtenteils unverstanden. Die Computersimulationen dieser Entwicklungsphase basieren darauf, dass sich die Asteroiden in einer Art "kosmischem Ozean" aus Chondren bildeten und die (heutigen) Asteroiden ursprünglich wesentlich kleiner waren als sie es heute sind.

Bereiche aus mittelgroßen Chondren können kontrahieren, jedoch ist ihre Existenz ungewiß. Alternativ könnten größere Teilchen mit Durchmessern von 10 Zentimeter bis 1 Meter weiter Chondren aufsammeln. Noch größere Teilchen - wie Makro-Chrondrule - könnten aufgrund des Gasdrucks in die Richtung der Sonne geströmt sein.

Abb. 1 Künstlerische Darstellung eines kosmischen Ozeans aus millimetergroßen Chrondrulen, die einen jungen Stern wie die Sonne, umkreisen.
© NASA/JPL-CalTech

Bereich Jupiter-Saturn
Die Planetesimale, die sich zwischen den Bahnen der Planeten Jupiter [1] und Neptun [1] bildeten, könnten nunmehr Bestandteile der Asteroiden vom Typ C [1] sein. Während der frühen Wanderung des Planeten Jupiter im Sonnensystem wurden diese Planetesimale wahrscheinlich in den Bereich des heutigen Asteroidengürtels geschleudert.

Der Bereich von rund 10 AE (Astronomische Einheit [1]), in dem sich Planetesimale bildeten, fällt mit der Bildung der Gasplaneten Jupiter und Saturn [1] zusammen. Dort bildeten sich Planetesimale bis zur Größe des Asteroiden Ceres [1] innerhalb von nur rund 2 Milliarden Jahren. Wahrscheinlich bildeten sich in dieser Region vor rund 3 Milliarden Jahren Planetesimale bis zur Erdgröße.

Bereich 25 AE
Im Bereich von rund 25 AE bildeten sich wahrscheinlich Planetesimale mit einer Größe von der von Kometen und heutigen Objekten des Kuiper-Gürtels [1]. Alternativ könnten sich dort Objekte bis zur Größe der eisigen Zwergplaneten Pluto [1] und Ceres gebildet haben. Das Anwachsen könnte bis zu 10 Millionen Jahren gedauert haben.

Bereich 30 AE
Im Bereich von rund 30 AE sind die Planetesimale aufgrund der dort herrschenden niedrigen Temperaturen wahrscheinlich nicht viel weiter angewachsen.

Fazit
Die größten Planetesimale des Sonnensystems befanden sich laut den Simulationen im Asteroidengürtel und im Bereich der heutigen erdähnlichen Planeten. Dort wuchsen sie bis auf Durchmesser von einigen Tausend Kilometern - das entspricht den heutigen Asteroiden zwischen den Planeten Mars und Jupiter. Sie bildeten sozusagen die Embryos, deren anschließende Kollisionen zur Bildung der erdähnlichen Planeten führte.

Der Planet Mars könnte aufgrund seiner geringen Masse (rund 11 Prozent der Erdmasse) einer dieser dort verbliebenen Embryos sein. Diese Theorie wird durch Untersuchungen von Mars-Meteoriten [1] gestützt. Diese Untersuchungen zeigen, dass sich der Planet Mars während eines Zeitraumes von nur 1-3 Millionen Jahren gebildet hat.

Die beschriebenen Prozesse machen indirekte Aussagen über die Entstehung der Erde: Bisher nahm man an, dass sich die Erde über einen Zeitraum von rund 100 Millionen Jahren aus der Kollision von Protoplaneten von der Größe des Planeten Mars gebildet hat. Diese Theorie muss offensichtlich teilweise revidiert werden.

Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns unter kontakt@ig-hutzi-spechtler.eu

Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter

Quellenangaben:

[1] Mehr Information über astronomische Begriffe
www.wikipedia.de

[2] Johansen, A., et al., Science Advances 1, No. 3, (Apr 17, 2015)

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