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 Felsen wuchsen. Einige dieser kleineren Klumpen haben es nicht auf Planeten geschafft, und sie existieren noch heute als Meteoriten. Die Untersuchung der Zusammensetzung von Meteoriten kann uns daher einen Einblick in die Entstehung von Gesteinsplaneten geben.
Zwei neue Studien in Nature veröffentlicht haben dies verwendet, um unser Verständnis dieses Prozesses zu erweitern; sagen, dass die Zusammensetzung der Erde möglicherweise durch die Verdunstung von geschmolzenem Gestein entstanden ist.
Chondritische Meteoriten sind steinige, nichtmetallische Meteoriten, die sich aus den im frühen Sonnensystem vorhandenen Körnern gebildet haben. „Chondritische Meteoriten sind unsere beste Annäherung an die Bausteine von Planeten“, sagte Dr. Remco Hin von der Universität Bristol und Hauptautor einer der Veröffentlichungen.
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Aber wenn man genauer hinschaut, scheint die Zusammensetzung dieser Meteoriten nicht mit der der Gesteinsplaneten übereinzustimmen.
„Wir fanden heraus, dass die Proben von der Erde, dem Mars und dem Asteroiden Vesta höhere Magnesiumisotopenverhältnisse aufweisen als die primitiven Meteoriten, von denen angenommen wird, dass sie die Bausteine unseres Sonnensystems darstellen“, sagte Hin.
Hin und seine Kollegen dachten, eine mögliche Erklärung für diesen Unterschied sei, dass Gestein während des Wachstums der Erde verdampft sei. Mithilfe von Modellen fanden sie heraus, dass 40 Prozent der Erdmasse als Dampf verloren gegangen sein könnten.
„Als wir berechneten, welche chemischen Folgen dies haben würde, stellten wir fest, dass dies sehr gut mit der beobachteten Zusammensetzung der Erde übereinstimmte“, sagte Hin.
Die zweite Studie, die von Forschern der Universität Oxford veröffentlicht wurde, stützt diese Theorie experimentell. Die Forscher stellten Prozesse nach, die während der Erdentstehung durch Schmelzen von Gestein in einem Ofen stattgefunden hätten. Sie fanden heraus, dass einige Elemente in Dampf entweichen konnten, der aus dem geschmolzenen Gestein in ähnlichen Anteilen freigesetzt wurde wie auf der Erde.
Dies ist nicht das erste Mal, dass die Idee von verdampftem Gestein in Betracht gezogen wird, wenn es um die Entstehung von Planeten geht. Aber die beiden neuen Veröffentlichungen stellen eine vielversprechende Entwicklung für die weiter zu erforschenden Modelle dar.
„Die physikalische Chemie des Schmelzens und Verdampfens könnte sich letztendlich als entscheidender Schiedsrichter in konkurrierenden Modellen der Planetenentstehung erweisen“, sagte Edward Young von der University of California, der an keiner der beiden Studien beteiligt war.
In Bezug auf die nächsten Schritte „werde ich versuchen, ein realistischeres Modell der Physik des Dampfverlusts von wachsenden Planeten zu erstellen“, sagte Hin. „In unserer Studie haben wir damit begonnen, dies zu verstehen, aber das von uns erstellte Modell kann realistischer gestaltet werden.“