23.03.2018

Späte Geburt der Erde

Verteilung der Kalzium-Isotope deutet auf späte Entstehung der Urerde und des Mondvorgängers hin.

Neue Erkenntnisse zum Ursprung des Erde-Mond-Systems basierend auf der Kalzium-Isotopen­zusammen­setzung verschiedener Himmels­körper unseres Sonnen­systems hat ein Forscherteam unter Beteiligung von Vera Assis Fernandes vom Museum für Naturkunde Berlin gewonnen. Die Forschung an Meteoriten vermittelt, dass beide Proto­planeten, deren Zusammen­prall das Erde-Mond-System bildete, erst in der Spät­phase der proto­planetaren Scheibe entstanden.

Abb.: Erde und Mond im Größenvergleich (Bild: NASA / G. H. Revera, CC BY-SA 3.0)

Kalzium ist ein Haupt­bestandteil gesteins­bildender Mineralien und kann so Hinweise auf das Material geben, aus dem sich die Gesteins­planeten unseres Sonnensystems aus der proto­planetaren Scheibe bildeten. Unterschiede in der Isotopen­zusammen­setzung der Meteorite von verschiedenen Bereichen des Asteroiden­gürtels und den Gesteins­planeten geben Hinweise auf die Beziehung der Himmels­körper in unserem Sonnen­system.

Bisher nahmen Forscher an, dass die Isotopen­verhältnisse von vielen chemischen Elementen von der Entfernung zum Zentrum der proto­planetaren Scheibe abhängig sind, aus der sich unsere Planeten und Asteroiden bildeten. Jedoch ist die Isotopen­zusammen­setzung von Erde und Mond sehr ähnlich. Diese Ähnlichkeit lässt sich bisher nicht mit dem Standard­modell erklären, dass sich das Erde-Mond-System durch den Zusammen­prall von zwei Proto­planeten aus unter­schiedlichen Bereichen der proto­planetaren Scheibe bildete.

Vera Assis Fernandes und ihre Mitautoren untersuchten deshalb die Zusammen­setzung der Kalzium­isotope in Meteoriten vom Asteroiden Vesta, vom Mond, vom Mars und von Gesteinen der Erde. Dabei stellten sie fest, dass die Kalzium­isotopen­verteilung der Proben mit der Masse der jeweiligen Ursprungs-Asteroiden und -Planeten korreliert. Somit ergab sich eine Bezugs­größe, mit deren Hilfe sich die Akkretion der Himmels­körper im Laufe der Zeit darstellen ließ.

Das Forscherteam führt diese Korrelation darauf zurück, dass sich die Haupt­masse der Kalzium­isotope in der Region der proto­planetarischen Scheibe, wo sich die Gesteins­planeten bildeten, langsam und stetig aufbaute. Das spricht dafür, dass neues, aus dem äußeren Sonnen­system stammendes Material in das erhitzte Innere der proto­planetarischen Scheibe gelangte, wo sich die Masse zur Bildung der Proto­sonne ansammelte. Außerdem schließt das Forscher­team aus der sehr ähnlichen Kalzium-Isotopen­zusammen­setzung von Erde und Mond, dass die zwei Proto­planeten, deren Zusammen­prall zur Bildung des Erde-Mond-Systems führte, erst in der letzten Lebensphase der proto­planetaren Scheibe entstanden.

MfN / DE

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