Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren war unser Sonnensystem ein ganz anderer Ort. Statt Planeten schwebten nur Gas- und Staubwolken um die Sonne.
Die Schwerkraft zog diese Wolken schließlich zu Klumpen zusammen, die zu Kieselsteinen, Felsbrocken und schließlich zu planetengroßen Hördern wuchsen. Einige dieser kleineren Klumpen haben es nicht zu Planeten gebracht und existieren heute noch als Meteoriten. Die Analyse ihrer Zusammensetzung gibt uns wertvolle Einblicke in die Entstehung von Gesteinsplaneten.
Zwei neue Studien, veröffentlicht in Nature, nutzen genau diese Methode, um unser Verständnis zu vertiefen. Sie zeigen, dass die Zusammensetzung der Erde durch Verdampfung von geschmolzenem Gestein entstanden sein könnte.
Chondritische Meteoriten sind steinige, nichtmetallische Meteoriten, die aus den ursprünglichen Körnern des frühen Sonnensystems gebildet wurden. „Chondritische Meteoriten sind unsere beste Annäherung an die Bausteine von Planeten“, erklärt Dr. Remco Hin von der Universität Bristol, Hauptautor einer der Studien.
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Bei genauerer Betrachtung stimmt die Zusammensetzung dieser Meteoriten jedoch nicht mit der von Gesteinsplaneten überein.
„Wir fanden heraus, dass Proben von der Erde, dem Mars und dem Asteroiden Vesta höhere Magnesium-Isotopenverhältnisse aufweisen als die primitiven Meteoriten, die als Bausteine des Sonnensystems gelten“, sagt Hin.
Hin und sein Team vermuteten, dass Gestein während der Erd Bildung verdampft sei. Mit Modellen berechneten sie, dass bis zu 40 Prozent der Erdmasse als Dampf verloren gegangen sein könnten.
„Als wir die chemischen Folgen berechneten, passten sie hervorragend zur beobachteten Zusammensetzung der Erde“, betont Hin.
Die zweite Studie von Forschern der Universität Oxford stützt dies experimentell. Sie simulierten Prozesse der Erdentstehung durch Schmelzen von Gestein in einem Ofen und fanden, dass Elemente in ähnlichen Anteilen verdampften wie auf der Erde.
Diese Idee ist nicht neu, doch die Studien bieten vielversprechende Modelle für weitere Forschung.
„Die physikalische Chemie des Schmelzens und Verdampfens könnte entscheidend für konkurrierende Planetenmodelle sein“, meint Edward Young von der University of California, der nicht an den Studien beteiligt war.
Zur Zukunft: „Ich werde ein realistischeres Modell des Dampfverlusts bei wachsenden Planeten entwickeln“, plant Hin. „Unser Modell ist ein guter Start, kann aber noch verfeinert werden.“