Alter und Ursprung des Sonnensystems

Hinweise von Meteoriten

Das Alter des Sonnensystems, abgeleitet aus der Untersuchung von Meteoriten (vermutlich das älteste zugängliche Material) ist in der Nähe von 5 Milliarden Jahren; das der Erde wird als 4,6 Milliarden Jahre angenommen. Die ältesten Gesteine der Erde sind 3,8 Milliarden Jahre alt. Einige dieser alten Gesteine weisen bereits Anzeichen fortgeschrittener Lebensformen auf, sogenannte „chemische Fossilien“, Mineralstoffe mit seltsamen Eigenschaften, von denen angenommen wird, dass sie aus Lebensprozessen resultieren.

Meteorkrater Barrington, Arizona. (Quelle: NASA)

Eine der überraschendsten Beobachtungen in der Natur ist sicherlich, dass Steine vom Himmel fallen können. Die meisten von ihnen sind sehr klein und verbrennen in der Atmosphäre. Nachts können ihre Spuren als „Sternschnuppen“ oder „Sternschnuppen“ gesehen werden, fehlerhafte Volksinterpretationen, die in der Sprache erhalten sind. Wenn sie groß genug sind, können diese Partikel als kleine geschmolzene Gesteinströpfchen auf den Boden (oder in den Ozean) gelangen. Diese sind aus Tiefseevorkommen recht gut bekannt. Wenn sie größer sind und einen Durchmesser von mehreren cm haben, können sie den Sturz als Kieselstein aus ursprünglichem Gestein mit einer glasigen Kruste überleben. Gelegentlich sind Meteoriten ziemlich groß. Einer davon machte den Meteorkrater in Arizona (siehe Foto oben). Es wird geschätzt, dass jedes Jahr etwa 10.000 Tonnen Stein und Metall auf die Erde regnen, fast alle Objekte, die kleiner als 1 mm sind.
Was sind diese Objekte und woher kommen Meteoriten?

Eisenmeteorit. (Quelle: NASA)

Meteoriten können aus Stein oder Eisen bestehen. Tatsächlich waren Eisenmeteoriten in den frühesten Tagen der Zivilisation wertvolle Objekte, da sie ein bearbeitbares Metall lieferten, das viel härter und zäher war als Kupfer oder Bronze. (Dies ist auf den hohen Nickelgehalt zurückzuführen; glattes Eisen ist viel weicher.) Bei weitem der größte Teil der Meteoriten ist von der steinigen Sorte. Ein guter Ort, um Meteoriten zu finden, ist dort, wo Menschen vorher nicht hingeschaut haben und wo normalerweise keine Steine zu erwarten sind – nämlich auf dem Eis, das die Antarktis bedeckt. Hunderte von Meteoriten wurden aus dieser Region geborgen, seit japanische Geologen den Ort 1969 zum ersten Mal als ideale Sammelstation entdeckten. Es wird angenommen, dass einige der Fragmente vom Mond und sogar vom Mars stammen. Es wird jedoch angenommen, dass der Großteil Reste aus der Entstehungszeit des Sonnensystems sind, vielleicht Fragmente von einem oder mehreren Planeten, die sich früh in der Geschichte des Sonnensystems gebildet und bald wieder durch Kollision zerstört haben. Solche Trümmer sind im „Asteroidengürtel“ zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter reichlich vorhanden. Andere der Objekte könnten Trümmer von zerfallenen Kometen sein, wie die Periodizität von Meteoritenschauern nach dem Tod bestimmter Kometen nahelegt. Wie bereits erwähnt, erwiesen sich viele der untersuchten Meteoriten als sehr alt, mehr als 4 Milliarden Jahre alt. Sie enthalten also eine Erinnerung an die frühen Tage des Sonnensystems. Aus der Tatsache, dass es sowohl Stein- als auch Eisenmeteoriten gibt, lässt sich ableiten, dass sie einen Planeten als Quelle haben und dass sich daher sehr früh in der Geschichte des Systems ein oder mehrere Planeten bilden mussten.

Die Entstehung von Sonnensystemen: Die Urwolke aus Gas und Staub beginnt unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenzubrechen. Die Wolkenfragmente und jedes Stück kollabieren weiter. Schließlich gibt es 5 Protosterne, die von Scheiben aus staubigem Gas umgeben sind, die ihre Planeten bilden werden.

Der Grund ist, dass ein Planet benötigt wird, um die Gravitationskraft bereitzustellen, um die Schwermetalle (Eisen und Nickel) aus dem akkretierten Staub in einen metallischen Kern zu trennen. Das Material muss geschmolzen sein, zumindest teilweise, so dass jeder Mutterplanet heiß war. Die Wärmeenergie wurde durch Kollision und Kontraktion bereitgestellt, und vermutlich auch durch inneren radioaktiven Zerfall. Es wurde vermutet, dass es nach einer nahe gelegenen Supernova-Explosion noch neu hergestellte radioaktive Elemente gab, die die notwendige Wärme zum Schmelzen von Gestein geliefert haben könnten. Wenn dies der Fall ist, muss die Planetenbildung sehr früh begonnen haben, nachdem sich die Supernova-Trümmer in der ersten Phase der Entstehung des Sonnensystems (der „Sonnennebel“ -Phase) in einem wachsenden Zentralkörper und seiner rotierenden Scheibe angesammelt hatten.
Innerhalb dieser rotierenden Scheibe gab es bevorzugte Umlaufbahnen, auf denen sich Gas- und Staubringe um den entstehenden Stern im Zentrum bewegen konnten, ohne aufgrund von Gravitationsstörungen benachbarter wachsender Planeten abreisen zu müssen. Jeder Ring erzeugte schließlich einen Planeten, beginnend mit Merkur. Die junge Sonne hatte noch kein langfristiges Gleichgewicht gefunden; sie brannte heiß und variabel und mit starkem Sonnenwind. Das Gas in den inneren Ringen wurde zu den äußeren ausgeblasen und speiste dort die wachsenden großen Gasplaneten. Die inneren Ringe konzentrierten Feststoffe zu großen Körpern und bildeten die felsigen Planeten, die wir kennen. Einige davon (Venus und Erde) waren groß genug, um gasförmige Hüllen aus ihren felsigen Körpern aufzufüllen und trotz der Sonnenstrahlung an ihrer Atmosphäre festzuhalten. Welcher Planet (oder welche Planeten) auch immer sich neben Jupiter und in seiner Umlaufbahn bildete, war zum Scheitern verurteilt, vielleicht wegen der Gravitationsstörungen dieses größten aller Planeten, die zu Kollisionen und Zerfällen führten. Das in diesem Ring verbleibende Material bildet den Asteroidengürtel mit einer Masse von etwa 2 Prozent der des Mondes. Das größte Objekt ist der Asteroid Ceres mit einem Durchmesser von etwas weniger als 1000 km. Die felsigen Objekte in diesem Gürtel haben die bekannte Meteoritenzusammensetzung, soweit festgestellt werden kann.

Der Asteroid Ida und sein winziger Mond Dactyl. Aufgenommen 1993 von der Raumsonde Galileo aus einer Entfernung von 6.500 Meilen. (Quelle: NASA)

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