Erde und Mars weisen überraschend geringe Mengen an Elementen wie Kupfer und Zink auf, die für die Chemie des Planeten und potenzielles Leben von entscheidender Bedeutung sind. Eine neue Studie widerlegt die alte Theorie und zeigt, dass diese Elemente in den frühen Bausteinen der Planeten reichlich vorhanden waren. Der tatsächliche Schaden ereignete sich wahrscheinlich bei späteren epischen Weltraumkollisionen und nicht, wie bisher angenommen, in der frühen Entstehungsphase. Diese Entdeckung revolutioniert unser Verständnis darüber, wie bewohnbare Planeten wie die Erde entstanden sind.

Planetenkollisionen während der Planetenentstehung im frühen Sonnensystem. Bildquelle: Kouji Kanba

Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler, ein grundlegendes Rätsel zu lösen: Woher kommen die Schlüsselelemente der Erde? Warum verschwinden einige dieser Elemente? Eine neue Studie liefert eine unerwartete Antwort, die unser Verständnis über die Entstehung der Erde verändert.

Die von Damanveer Grewal, einem Assistenzprofessor an der Arizona State University, geleitete Studie und in Zusammenarbeit mit Forschern am Caltech, der Rice University und dem MIT stellt langjährige Erkenntnisse darüber in Frage, warum Erde und Mars einen Mangel an mäßig flüchtigen Elementen (MVEs) aufweisen. Diese Elemente wie Kupfer und Zink sind für die Chemie des Planeten von entscheidender Bedeutung und kommen oft zusammen mit lebenserhaltenden Inhaltsstoffen wie Wasser, Kohlenstoff und Stickstoff vor. Die Rückverfolgung ihrer Ursprünge ist entscheidend für das Verständnis, wie die Erde bewohnbar wurde.

Kollisionsfreie Stoßexperimente zur lasergetriebenen Magnetisierung. Bildquelle: Hui-bo Tang et al.

Die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichte Studie nutzte einen neuartigen Ansatz zur Untersuchung von Eisenmeteoriten. Eisenmeteoriten sind die metallreichen Überreste antiker Planetenbausteine ​​oder Planeten, die im frühen Sonnensystem entstanden sind.

„Wir haben solide Beweise dafür gefunden, dass die ersten Planeten im inneren Sonnensystem unerwartet reich an diesen Elementen waren“, sagte Grewal. „Diese Entdeckung verändert unser Verständnis darüber, wie Planeten ihre Inhaltsstoffe erhalten.“

Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass MVEs entweder deshalb verschwanden, weil sie im frühen Sonnensystem nie vollständig kondensierten oder weil sie während des Planetendifferenzierungsprozesses entwichen waren. Diese Studie enthüllt jedoch eine andere Geschichte: Viele frühe Planeten behielten ihre MVEs, was darauf hindeutet, dass die Bausteine ​​von Erde und Mars in späteren Perioden heftiger kosmischer Kollisionen verloren gingen, die ihre Entstehung prägten.

Experimentelle Ionengeschwindigkeitsspektren und eindimensionale PIC-Simulationen. Bildquelle: Hui-bo Tang et al.

Überraschenderweise stellte das Team fest, dass viele Planeten im inneren Sonnensystem chondritähnliche MVE-Häufigkeiten aufweisen, was darauf hindeutet, dass sie MVE anreicherten und konservierten, während sie sich differenzierten. Dies deutet darauf hin, dass die Vorläufer von Erde und Mars anfänglich keinen Mangel an diesen Elementen hatten, sondern im Laufe des langfristigen Kollisionswachstums allmählich verloren gingen und nicht durch unvollständige Kondensation oder planetarische Differenzierung im Sonnennebel.

„Unsere Studie definiert unser Verständnis der chemischen Evolution des Planeten neu“, erklärte Grewal. „Es zeigt, dass die Bausteine ​​von Erde und Mars ursprünglich reich an diesen lebenswichtigen Elementen waren, heftige Kollisionen während des Wachstums der Planeten jedoch zu ihrer Erschöpfung führten.“

Zusammengestellt von /scitechdaily