Chronologie des Sonnensystems revidiert
Halbwertszeit von Samarium-146 ist erheblich kürzer als bislang angenommen – Differenzierung des Erdmantels muss demnach früher und schneller abgelaufen sein.
Das radioaktive Isotop Samarium-146 hat eine Halbwertszeit von 68 ± 7 Millionen Jahren – das sind 30 Prozent weniger, als der bislang geschätzte Wert von 103 ± 5 Millionen Jahren. Das zeigen die bislang genausten Messungen der Zerfallsprozesse von Samarium-146 und Samarium-147 durch ein internationales Forscherteam. Da Isotopen-Anomalien von Neodym, dem Zerfallsprodukt von Samarium-146, die Grundlage für die Datierung von Ereignissen in der Frühzeit des Sonnensystems bilden, stimmt daher nach Ansicht der Wissenschaftler die Chronologie des Sonnensystems nicht mehr.
Abb.: Der zeitliche Verlauf des Verhältnisses von 146Sm zu 144Sm ist hier gegen die Zeit aufgetragen (blaue Kurve). Betrug der Wert bei der Entstehung des Sonnensystems 0,0094, führt dies zu einem Alter der Erde von 4,568 Milliarden Jahren. Die bislang gebräuchliche Halbwertszeit führt zu der gepunkteten bzw. gestrichelten Kurve. (Bild: Kinoshita et al. / AAAS)
Norikazu Kinoshita von der Universität Tsukuba in Japan und seine Kollegen haben mit Blick auf die Bedeutung des Werts für die zeitliche Bestimmung von Ereignissen im frühen Sonnensystem eine neue Bestimmung der Halbwertszeit vorgenommen. Um viele der systematischen Fehler früherer Untersuchungen zu vermeiden, setzen sie auf die Messung relativer Größen: Sie vergleichen die Alpha-Aktivität von Samarium-146 und dem natürlich vorkommenden Isotop Samarium-147 miteinander und messen das Isotopenverhältnis von Samarium mithilfe moderner Beschleuniger-Massenspektroskopie.
Die so ermittelte deutlich kürzere Halbwertszeit des Isotops bedeutet auf Basis der gemessenen Werte für Neodym-142 im frühen Sonnensystem eine erheblich höhere Häufigkeit von Samarium-146 als bislang angenommen. Weiterhin müssen Prozesse wie die Differenzierung des Erdmantels oder die Erstarrung des lunaren Magmaozeans früher und schneller abgelaufen sein als nach den bisherigen Datierungen.
Der neue Wert führt auch dazu, dass eine Reihe von Widersprüchen früherer Messungen eine Erklärung finden, so Kinoshita und seine Kollegen. So wichen bislang Altersbestimmungen irdischer und lunarer Gesteinsproben mit der Samarium-Neodym-Methode signifikant von den Ergebnissen anderer Verfahren ab. Mit der neuen Halbwertszeit stimmen die Resultate dagegen im Rahmen der Messfehler überein.
Rainer Kayser
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