Wissenschaftler: Erde und Mars haben sich seit ihrer Entstehung halbiert

Künstlerische Darstellung des Mars vor vier Milliarden Jahren

Illustration: ESO/M. Kornmesser

Als die Erde und der Mars sich noch in ihrer Entstehungsphase befanden, war ihre „Atmosphäre“, die aus Silizium- und Metalldämpfen bestand, dermaßen heiß, dass sie permanent ins Weltall verdampfte, so dass die beiden Planeten etwa 40 Prozent ihrer ursprünglichen Masse verloren haben. Dies schreibt das Fachmagazin „Nature“.

Die deutsche Ausgabe des russischen online Magazins "Sputnik"berichtet weiter: "„Wir wussten natürlich auch früher, dass die Entstehung der Planeten ein sehr turbulenter Prozess gewesen war und dass die Erde und auch die anderen Planeten eine einmalige chemische und Isotopenzusammensetzung im Vergleich zu Asteroiden haben“, sagte Remco Hin von der britischen Bristol University.

„Aber wir wussten nicht, dass die beiden Dinge miteinander verbunden waren. Es stellte sich heraus, dass die Kollisionen von Planetenkeimen  und ihre Verdampfung ins Weltall die Zusammensetzung der Erde und des Mars‘ sehr stark beeinflussten.“

Inzwischen haben die Wissenschaftler nahezu keine Zweifel daran, dass die Entstehung eines Planeten innerhalb einer flachen Gas- bzw. Dunstscheibe beginnt, die mit kleinen Staubteilchen und dichten Gaswolken gefüllt ist, und mit ganzen Serien von Kollisionen von Planetesimalen – Planetenkeimen endet, die mit Asteroiden wie Vesta oder Ceres vergleichbar sind, sowie von größeren Kometen und Asteroiden

Andererseits wissen wir nichts darüber, wie diese Planetenkeime aussahen und wie genau ihre Kollisionen passierten. Manche Forscher glauben, dass die Planetesimale wie gigantische, mit geschmolzenem Magma gefüllte Sphären aussahen. Andere finden, dass sie eher gigantischen Kugeln aus halbflüssigem Schlamm ähnelten.

Diese Kontroversen sind Hin zufolge großenteils damit verbunden, dass selbst die ältesten und „reinsten“ Mars-, Erd- und Mondgesteine eine ganz andere chemische und Isotopenzusammensetzung  als die ursprüngliche Materie des Sonnensystems hatten, deren Fragmente manchmal auf die Erde als Asteroiden-Chondrite stürzen. Vorerst können die Wissenschaftler diese Kontroversen nicht erklären, was die Erforschung der Entstehungsgeschichte der Erde und von Planeten außerhalb des Sonnensystems behindert.

Hin und seine Kollegen sowie eine andere Forschergruppe von der Universität Oxford haben einen neuen Schritt auf der Suche nach der Antwort auf diese Frage gemacht, indem sie den ersten detaillierten „Simulator“ des frühen Sonnensystems bauten, der alle möglichen physischen Prozesse berücksichtigt, die die Entstehung und die Kollisionen von Planetesimalen beeinflussten.

Diese Kalkulationen haben einen interessanten Effekt aufgedeckt, an den die Forscher zuvor gar nicht gedacht hatten. Es stellte sich nämlich heraus, dass relativ kleine Planetenkeime, die kleiner als der Mars sind, eine sehr instabile „Atmosphäre“ haben werden, die aus dampfförmigem Silizium, Natrium, anderen Metallen und anderen chemischen Elementen besteht.

Diese Atmosphäre wird ständig durch Stürze von anderen Himmelskörpern auf solche „Keime“ aufgeheizt, wobei sie permanent ins Weltall verdampfen wird, da die Anziehung der Planetesimale viel zu schwach dafür sein würde, dass die dermaßen heiße „Luft“ an ihrer Oberfläche bleibt.

Da wirken physikalische Gesetze, denen zufolge die Masse dieses oder jenen Elements bzw. seines Isotops  desto leichter aus der Atmosphäre eines Planeten verdampft, je geringer seine Masse ist. Deshalb waren Magnesium, Silizium und viele andere relativ leichte Stoffe am schnellsten aus der Atmosphäre der künftigen Erde und des künftigen Mars‘ verdampft.

Nach Einschätzung der Wissenschaftler könnten beide Planeten etwa 40 Prozent ihrer Masse sowie den größten Teil der flüchtigen Stoffe und der leichten Isotopen des Magnesiums und anderer Metalle verloren haben, die in der Materie von Asteroiden und Kometen enthalten waren. Ähnlich könnten nach ihrer Auffassung auch andere Planeten außerhalb des Sonnensystems entstehen, und die Beobachtung dieser Planeten könnte die Hypothese der britischen Geologen bestätigen oder widerlegen."

Quelle: Sputnik (Deutschland)