Staub von Meteoriten, die auf der Erde abgestürzt sind, hat ergeben, dass sich der Vorläufer der Erde, bekannt als Proto-Erde, viel schneller gebildet hat als bisher angenommen, so eine neue Studie.
Eine Analyse dieses Meteoritenstaubs ergab, dass sich die Proto-Erde innerhalb von etwa 5 Millionen Jahren gebildet hat, was astronomisch gesehen extrem schnell ist.
Anders ausgedrückt, wenn die gesamten 4,6 Milliarden Jahre des Bestehens des Sonnensystems auf einen Zeitraum von 24 Stunden komprimiert würden, würde sich die Proto-Erde in nur 1 Minute und 30 Sekunden bilden, sagten die Forscher.
Der neue Befund bricht mit der zuvor vertretenen Idee, dass sich Proto-Erde gebildet hat, als immer größere Planetenkörper zufällig ineinander geschlagen wurden, ein Prozess, der mehrere zehn Millionen Jahre oder etwa 5 bis 15 Minuten in den fiktiven 24- Jahren gedauert hätte. Stunden-Zeitskala.
Im Gegensatz dazu besagt die neue Idee, dass Planeten durch die Ansammlung von kosmischem Staub gebildet werden, ein Prozess, bei dem Staub durch die Schwerkraft immer mehr Partikel anzieht. "Wir gehen im Wesentlichen von Staub aus", sagte Studienleiter Martin Schiller in einer Erklärung. Schiller ist außerordentlicher Professor für Geochemie am Zentrum für Stern- und Planetenbildung (StarPlan) des Globe Institute der Universität Kopenhagen in Dänemark.
Mit der Akkretion wären millimetergroße Partikel zusammengekommen, "die auf den wachsenden Körper regneten und den Planeten auf einmal zum Leben erweckten", sagte Schiller.
Schiller und seine Kollegen machten den Befund, indem sie Eisenisotope oder verschiedene Versionen des Elements Eisen in Meteoritenstaub untersuchten. Nachdem sie Eisenisotope in verschiedenen Arten von Meteoriten untersucht hatten, stellten sie fest, dass nur ein Typ ein Eisenprofil hatte, das dem der Erde ähnlich war: die CI-Chondriten, die steinige Meteoriten sind. (Das "C" steht für kohlenstoffhaltig und das "I" für Ivuna, einen Ort in Tansania, an dem einige CI-Meteoriten gefunden werden.)
Der Staub in diesen CI-Chondriten ist die beste Annäherung für die Gesamtzusammensetzung des Sonnensystems, sagten die Forscher. In den frühen Tagen des Sonnensystems verband sich Staub wie dieser mit Gas und beide wurden in eine Akkretionsscheibe geleitet, die die wachsende Sonne umkreiste.
Im Laufe von 5 Millionen Jahren bildeten sich die Planeten des Sonnensystems. Laut der neuen Studie bildete sich in dieser Zeit auch der Eisenkern der Proto-Erde und schnappte sich akzentuiertes Eisen aus dem Mantel des Proto-Planeten. Schließlich wurde dieser Protoplanet zur Erde, die wir heute kennen.
Nachricht vom Mars
Meteoriten vom Mars sagen Wissenschaftlern, dass die Zusammensetzung der Eisenisotope im Material der Erde zu Beginn anders war als später. Dies geschah wahrscheinlich, weil die Hitze der jungen wachsenden Sonne sie veränderte, sagten die Forscher.
Nachdem einige hunderttausend Jahre vergangen waren, wurde der Bereich, in dem sich die Erde bildete, kalt genug für unbeheizten CI-Staub, der von weiter entfernt kam, um Teil der Akkretionsscheibe der Proto-Erde zu werden.
Angesichts der Tatsache, dass Eisen aus diesem weit entfernten Staub heute im Erdmantel gefunden wird, ist es sinnvoll, dass "der größte Teil des vorherigen Eisens bereits in den Kern entfernt wurde", sagte Schiller. "Deshalb muss die Kernbildung früh stattgefunden haben."
Die andere Idee - dass sich die Erde gebildet hat, als Planetenkörper zufällig miteinander kollidierten - trifft nicht zu, sagte er. "Wenn die Entstehung der Erde ein zufälliger Prozess wäre, bei dem Sie nur Körper zusammengeschlagen haben, könnten Sie die Eisenzusammensetzung der Erde niemals mit nur einem Meteoritentyp vergleichen", sagte Schiller. "Sie würden eine Mischung von allem bekommen."
Der neue Befund könnte auch für andere Planeten im Universum gelten, stellten die Forscher fest. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass andere Planeten viel schneller wachsen können als bisher realisiert. Tatsächlich gibt es bereits Hinweise darauf, dass dies nach Angaben von Tausenden von Exoplaneten in anderen Galaxien wahrscheinlich der Fall ist, sagte der Co-Forscher der Studie, Martin Bizzarro, Professor bei StarPlan.
"Jetzt wissen wir, dass die Planetenbildung überall stattfindet", sagte Bizzarro in der Erklärung. "Wenn wir diese Mechanismen in unserem eigenen Sonnensystem verstehen, können wir ähnliche Schlussfolgerungen über andere Planetensysteme in der Galaxie ziehen."
Dieser Prozess kann sogar erklären, wann und wie oft Wasser während der Planetenbildung angesammelt wird.
"Wenn die Theorie der frühen Planetenakkretion wirklich richtig ist, ist Wasser wahrscheinlich nur ein Nebenprodukt der Bildung eines Planeten wie der Erde", sagte Bizzarro. "Es ist wahrscheinlicher, dass die Zutaten des Lebens, wie wir sie kennen, anderswo im Universum zu finden sind."
