Planeten-Geburt im Sonnensystem datiert

Amerikanische Forscher haben den Beginn der Planetenentstehung im Sonnensystem erstmals zeitlich genauer eingegrenzt. Demnach begann sich die wirbelnde Masse aus Staub und Gasen vor rund 4,568 Milliarden Jahren zu ersten kleineren Brocken zusammenzuballen. Der Zeitrahmen liegt dabei bei 2,08 Milliarden Jahren, wie die Wissenschaftler in den „Astrophysical Journal Letters“ berichten.

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Die Planeten unseres Sonnensystems wurden in einer kreisenden Wolke aus Gas und Staub geboren. Im ersten Stadium ballte sich die Materie zunächst zu Gesteinsbrocken von der Größe eines Berges zusammen. Im zweiten Schritt wuchsen diese Brocken durch weitere Anlagerung von Staub zu etwa 20 marsgroßen Protoplaneten heran. Erst im dritten Schritt entstanden aus diesen durch Kollisionen und weitere Anlagerungsprozesse die Planeten, wie wir sie heute kennen.

Erste Phase war rätselhaft

Während der Zeitrahmen für die letzen beiden Phasen inzwischen recht gut bekannt ist, tappten die Forscher in Bezug auf die entscheidende erste Entstehungsphase der Planeten bisher relativ im Dunkeln. Jetzt ist es Wissenschaftlern der Universität von Kalifornien in Davies um Frederic Moynier, Qing-zhu Yin und Benjamin Jacobsen gelungen, diese Phase zeitlich genauer einzugrenzen.

Die Datierung gelang ihnen mithilfe eines bestimmten Typs von Meteoriten, dem kohlenstoffhaltigen Chondrit, der als ältester Überrest aus dieser Ära gilt. Da die meisten Meteoriten niemals groß genug waren, um in ihrem Inneren nennenswerten radioaktiven Zerfall in Gang zu setzen, heizten sie sich nicht so stark auf wie beispielsweise das Innere der meisten Planeten. Daher ist in ihnen die Materie aus der Frühzeit des Sonnensystems noch relativ unverändert erhalten.

Chondriten als Zeugen der Planetengeburt

Kohlenstoffhaltige Chondriten bestehen aus winzigen Silikat- und Metallkörnchen, die in eine dunkle, organische Matrix aus interstellarem Staub eingebettet sind. Die eingebetteten Körnchen enthalten relativ viel Chrom, die Matrix dagegen Mangan. Aus dem Anteil des Isotops Chrom-53 konnten die Wissenschaftler ermitteln, wie viel Mangan-53 ursprünglich in der Matrix enthalten war. Das wiederum gab ihnen einen Hinweis auf das Alter des betreffenden Meteoriten.

Aus Vergleichen der Chondriten mit stärker veränderten, jüngeren Meteoritentypen mit bekanntem Alter konnten die Forscher ermitteln, wann sich die Chondriten gebildet haben müssen. Da sie höchstwahrscheinlich aus der ersten Phase der Planetenentstehung stammen, lässt sich so auf den Zeitrahmen dieser Phase schließen.

Das Ergebnis: Die Staub- und Gaswolke begann wahrscheinlich vor rund 4,568 Milliarden Jahren sich zu kleineren Himmelskörpern zusammenzuballen. Der Zeitrahmen dafür reicht von 910.000 Jahren vorher bis zu 1,17 Milliarde Jahren später. „Wir haben damit einen Moment der Geschichte eingefangen, in dem sich dieses Material zusammenballte“ erklärt Yin. Wichtig ist dies vor allem deshalb, weil eine genauere zeitliche Eingrenzung dieser Prozesse auch dabei hilft, die physikalischen Vorgänge besser zu verstehen und die Modelle der Planetenentstehung entsprechend anzupassen.

(UC Davies, 21.12.2007 – NPO)