Posted on

Eine weitere Reihe unvermeidlicher Fragen, die beantwortet werden müssen: Wie konnte der Mars Ozeane beherbergen, wenn der Rote Planet weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde und die Sonne vor Milliarden von Jahren weniger Wärme erzeugte als heute?

Nach Tausenden von Jahren akribischer Beobachtungen und Berechnungen konnte der Mensch Raumschiffe zu dem kleinen roten Punkt schicken, der sich chaotisch am Nachthimmel zu bewegen scheint. Heute haben wir den natürlichen Aberglauben der Alten überwunden, indem wir der wissenschaftlichen Erforschung des Mars Platz gemacht haben. Dank dessen haben wir eine faszinierende Welt entdeckt, die der Erde global sehr ähnlich ist, sich aber auch in anderen Aspekten sehr unterscheidet.

Der Mars sieht der Erde ziemlich ähnlich, obwohl er nicht genau gleich ist. Die Masse des Mars beträgt ein Zehntel der Masse der Erde und seine Größe beträgt die Hälfte. Aus diesem Grund ist die Oberflächengravitation geringer als auf der Erde: nur 3, 7 m / s2 anstelle von 9, 8 m / s2. Auf dem Mars wiegt man nur halb so viel wie auf der Erde. Dieser Unterschied in der Schwerkraft ist auch die Ursache dafür, dass auf dem Mars die Fluchtgeschwindigkeit geringer ist, so dass es für den Mars leichter ist, seine Atmosphäre (und seine Steine nach einem Aufprall) zu verlieren.

Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren, in den frühen Tagen unseres Sonnensystems, umkreiste eine Scheibe aus Staub und Gasen die junge Sonne. Die Menschheit hat zwei Theorien darüber entwickelt, wie aus dieser Wolke die felsigen Planeten hervorgingen, einschließlich unserer Heimat, der Erde.

Der erste weist darauf hin, dass der Staub im inneren Sonnensystem – der Region unserer kosmischen Nachbarschaft, die sich von unserem Stern bis zur Umlaufbahn des Jupiter erstreckt – in immer größere Stücke klumpte, etwa so groß wie unser Mond. In einem chaotischen ‚Tanz‘ kollidierten diese Körper miteinander und verschmolzen zu dem, was wir heute als Merkur, Venus, Erde und Mars kennen.

Aber zur gleichen Zeit, eine modernaeine alternative Hypothese wurde vorgeschlagen, die darauf hindeutete, dass der Prozess anders war: Millimetergroße Staubkiesel wanderten vom äußeren Sonnensystem zur Sonne.

Auf ihrem Weg sammelten sie sich in den felsigen Planetenembryonen an und erweiterten ihre Größe auf das, was sie heute sind. Beide Vorstellungen darüber, wie das frühe Sonnensystem war und wie die inneren Planeten entstanden sind, basieren auf soliden theoretischen Modellen und Computersimulationen, aber welches ist richtig? Was ist wirklich passiert?

Mars und Erde
Nun setzt eine in ‘Science Advances‘ veröffentlichte Studie mit neuen Daten auf die älteste Theorie, nach der Planeten wie Erde und Mars größtenteils aus Material aus dem inneren Sonnensystem entstanden sind und nur ein kleiner Prozentsatz der Grundkomponenten dieser beiden Planeten außerhalb der Umlaufbahn des Jupiter entstanden ist.

Eine Gruppe von Forschern unter der Leitung der Universität Münster (Deutschland) präsentiert den bisher vollständigsten Vergleich der Isotopenzusammensetzung von Erde, Mars und dem ursprünglichen Baumaterial des inneren und äußeren Sonnensystems aus Meteoriten.

Um diese Fragen in ihrer aktuellen Studie zu beantworten, haben Forscher der Universität Münster, des Observatoire de la Cote d’Azur (Frankreich), des Institute of Technology California (EE. UU.), das Naturkundemuseum Berlin und die Freie Universität Berlin die genaue Zusammensetzung der Gesteinsplaneten Erde und Mars.

„Wir wollten herausfinden, ob die Bausteine von Erde und Mars aus dem äußeren oder inneren Sonnensystem stammen“, sagt Christoph Burkhardt von der Universität Münster und Erstautor der Studie. Dazu analysierten sie die Isotope der seltenen Metalle Titan, Zirkonium und Molybdän, die sich in winzigen Überresten in den silikatreichen Außenschichten beider Planeten befinden.

Meteoriten als Referenz
Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese und andere Metallisotope im frühen Sonnensystem nicht gleichmäßig verteilt waren, ihre Häufigkeit jedoch von ihrer Entfernung zur Sonne abhing. Daher dient diese Eigenschaft dazu, zu bestimmen, wo sie sich während ihrer Entstehung zu Beginn der Geschichte unserer kosmischen Nachbarschaft befanden.

Als Referenz für das Inventar Isotopen ursprünglichen Sonnensystem äußeren und inneren, verwendeten die Forscher zwei Arten von Meteoriten: condritas carbonáceas, die einen kleinen Prozentsatz an Kohlenstoff enthalten kann, und dass es über die Umlaufbahn des Jupiter entstanden dann auf den Asteroidengürtel zu bewegen, aufgrund des Einflusses der großen gasförmigen; und die condritas nicht carbonáceas, wahr, ‚Kinder‘ des inneren Sonnensystems. Sie berücksichtigten auch die Isotopenzusammensetzung der äußeren Gesteine der Erde und zum ersten Mal auch die des Mars dank der gefallenen Meteoriten unseres Nachbarn.

Die Marsmeteoriten-Proben wurden zunächst pulverisiert und einer aufwendigen chemischen Vorbehandlung unterzogen. Mit einem Multikollektor-Plasma-Massenspektrometer am Institut für Planetologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster konnten die Forscher geringe Mengen an Isotopen von Titan, Zirkonium und Molybdän nachweisen.

Anschließend führten sie Computersimulationen durch, um den Anteil zu berechnen, zu dem das heute in kohlenstoffhaltigen und nicht kohlenstoffhaltigen Chondriten vorkommende Baumaterial in Erde und Mars eingebaut worden sein muss, um ihre gemessenen Zusammensetzungen zu reproduzieren. Dabei, Sie betrachteten zwei verschiedene Akkretionsphasen, um die unterschiedliche Geschichte der Titan- und Zirkoniumisotope zu erklären, sowie Molybdänisotope, beziehungsweise. Im Gegensatz zu Titan und Zirkonium reichert sich Molybdän hauptsächlich im metallischen Planetenkern an.

Äußere Gesteinsschichten von Mars und Erde
Die Ergebnisse der Forscher zeigen, dass die äußeren Gesteinsschichten von Erde und Mars wenig mit den kohlenstoffhaltigen Chondriten des äußeren Sonnensystems gemeinsam haben: Sie machen nur etwa 4% der ursprünglichen Bausteine beider Planeten aus.

„Wenn die primitive Erde und der Mars hauptsächlich Staubkörner aus dem äußeren Sonnensystem angesammelt hätten, müsste dieser Wert fast zehnmal höher sein“, sagt Thorsten Kleine von der Universität Münster, der auch Direktor des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen ist. „Daher können wir diese Theorie der Bildung der inneren Planeten nicht bestätigen.“

Verlorene Steine
Allerdings stimmt die Zusammensetzung von Erde und Mars auch nicht genau mit dem Material nicht kohlenstoffhaltiger Chondrite überein: Computersimulationen legen nahe, dass auch eine andere Art von Baumaterial im Spiel gewesen sein muss. „Die aus unseren Simulationen abgeleitete Isotopenzusammensetzung dieses dritten Baustofftyps impliziert, dass er aus der innersten Region des Sonnensystems stammen muss“, erklärt Burkhardt.

Da sich sonnennahe Körper im Asteroidengürtel fast nie zerstreuten, wurde dieses Material fast vollständig von den inneren Planeten absorbiert und daher nicht in Meteoriten gefunden. „Es ist sozusagen ‚verlorenes Baumaterial‘, zu dem wir heute keinen direkten Zugang mehr haben“, sagt Kleine.

Der überraschende Befund ändert jedoch nichts an den Konsequenzen der Studie für die Theorie der Planetenentstehung. „Die Tatsache, dass Erde und Mars anscheinend hauptsächlich Material aus dem inneren Sonnensystem enthalten, passt gut zur Entstehung von Planeten aus den Kollisionen großer Körper im inneren Sonnensystem“, schließt Burkhardt.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.