Man hat Wasser schon lange davon ausgegangen, dass es wesentlich näher an der Sonne entstanden ist, als bisher angenommen, was darauf hindeutet, dass die Rohstoffe, aus denen das Wasser der Erde besteht, aus einer fernen Quelle jenseits von Jupiter stammen und zu unserem Planeten getragen wurden, als das Sonnensystem jung war. Eine neue Studie von ETH Zürich legt jedoch nahe, dass dieses Bild falsch ist. Die Erde könnte allesamt aus dem inneren Sonnensystem stammen.
Die Entstehung des Inneren Sonnensystems
Paolo Sossi und Dan Bower stützten sich auf Isotopenverhältnisse, um die Zusammensetzung von Meteoriten mit der der Erde zu vergleichen. Isotopen beziehen sich auf Atome desselben Elements, die eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen tragen. Nach der Untersuchung von zehn unterschiedlichen Isotopensystemen in Meteoritenproben, darunter solche, die mit dem Mars und dem Asteroiden Vesta verbunden sind, kam das Paar zu einem überraschenden Schluss.
Ihre Ergebnisse zeigen, dass das Material der Erde fast ausschließlich aus dem inneren Sonnensystem stammt. Material aus jenseits von Jupiter scheint weniger als zwei Prozent der Gesamtmasse der Erde auszumachen und möglicherweise gar keines.
„Unsere Berechnungen machen deutlich: Das Baumaterial der Erde stammt aus einem einzigen Materialreservoir“, sagt Sossi. Bower fügte hinzu, dass der Befund unerwartet sei: „Wir waren wirklich erstaunt festzustellen, dass die Erde vollständig aus Material des inneren Sonnensystems besteht, das sich von jeder Kombination bestehender Meteoriten unterscheidet.“
Jupiters Rolle im frühen Sonnensystem
Wissenschaftler glauben, dass Jupiter als Barriere diente, die das junge Sonnensystem in zwei unterschiedliche Materialreservoirs teilte, eines innen und eines außen. Als der Gasriese schnell wuchs, teilte seine immense Schwerkraft eine Kluft in die protoplanetare Scheibe, die den jungen Stern umgab – einen Ring aus Gas und Staub, in dem Planeten entstehen.
Die Öffnung zwischen den beiden Zonen könnte als eine Mauer gedient haben, die Materie aus den äußeren Regionen unseres Sternensystems daran hinderte, in die innere Region einzudringen. Laut der neuen Forschung scheint fast kein Material aus jenseits der Jupiterbahn in die Zone gelangt zu sein, in der sich die Erde bildete.
„Unsere Berechnungen sind sehr robust und stützen sich ausschließlich auf die Daten selbst, nicht auf physikalische Annahmen, da diese noch nicht vollständig verstanden sind“, betont Bower.
Die Frage des Wassers bleibt bestehen.
Die Entdeckung wirft eine zentrale Frage über die Ozeane der Erde auf. Wenn die Erde große Mengen wasserreicher Materialien aus dem äußeren Sonnensystem nicht erhalten hat, wie konnte dann genügend Wasser in dem heißen inneren Sonnensystem existieren, um schließlich die Ozeane der Erde hervorzubringen?
Das Team unter der Leitung von Sossi plant, diese Frage in ihrer nächsten Arbeitsphase zu untersuchen. Sie wollen auch herausfinden, ob vergleichbare Prozesse in planetaren Systemen anderer Sonnen möglich sein könnten. Bis dahin lässt das Ergebnis uns mit einem neuen Rätsel über die Ursprünge des Wassers der Erde zurück.
Was das für Merkur und Venus bedeutet
Die Forscher vermuten zudem, dass Merkur und Venus ebenfalls dem Muster von Erde, Mars und Vesta entsprechen könnten. „Basierend auf unserer Analyse können wir theoretisch die Zusammensetzung dieser beiden Planeten vorhersagen“, sagt Sossi.
Im Moment ist die Vorhersage nicht überprüfbar. Es wurden keine Gesteinsproben von Merkur oder Venus – den beiden Planeten am nächsten zur Sonne – für die Art von Analyse zurückgebracht, die dies klären könnte.
Laut Sossi bieten die Entdeckungen neue Einblicke in die Entstehung der Erde und der anderen steinigen Welten.
Ein neues Kapitel in der Planetenforschung
Der Ansatz des Teams der ETH Zürich war ungewöhnlich für das Fachgebiet. „Unsere Studien sind tatsächlich Datenwissenschaftsexperimente“, sagt Sossi. „Wir haben statistische Berechnungen durchgeführt, die in der Geochemie selten verwendet werden, obwohl sie ein wirkungsvolles Werkzeug darstellen.“
Frühere Forschung neigte dazu, nur zwei Isotopsysteme zu betrachten. Die aktuelle Studie vergleicht zehn Systeme über eine breite Auswahl von Meteoriten, was es dem Team ermöglichte, Schlussfolgerungen zu ziehen, die frühere Arbeiten nicht erreichen konnten.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Erde eine ähnliche Zusammensetzung mit Mars und Vesta teilt.
Sossi argumentiert, dass die Debatte über die Bausteine der Erde auch mit den neuen Erkenntnissen noch nicht abschließend geklärt ist, und „Dan und ich werden viele hitzige Debatten über die Materialzusammensetzung der Erde und ihrer Nachbarplaneten austragen müssen“, ist sein abschließender Kommentar zu dem Thema.
Die Studie wurde in Nature Astronomy veröffentlicht.
| Forschungsstand (Research Step) | Was geschah (What Happened) |
|---|---|
| Meteoritenanalyse (Meteorite analysis) | Sossi und Bower untersuchten zehn Isotopsysteme in Meteoritenproben (Sossi and Bower examined ten isotope systems across meteorite samples) |
| Erdvergleich (Earth comparison) | Die Daten zeigten, dass das Material der Erde fast ausschließlich aus dem inneren Sonnensystem stammt (Data showed Earth’s material came almost entirely from within the inner Solar System) |
| Jupiters Rolle (Jupiter’s role) | Wissenschaftler glauben, dass Jupiter als eine Barriere fungierte, die innere und äußere Materialreservoirs trennte (Scientists believe Jupiter acted as a barrier separating inner and outer material reservoirs) |
| Wasserfrage (Water question) | Das Team plant, die Ursprünge der Ozeane der Erde in der nächsten Arbeitsrunde zu untersuchen. ) |
Die Welt am nächsten zu uns erzählt nun eine frische Geschichte über ihren eigenen Ursprung, und die Beweise deuten darauf hin, dass das Wasser schon immer vorhanden war (The world nearest to us now tells a fresh account of its own origin, and the evidence suggests that the water has been present all along.)
Das Notizbuch abonnieren.
Die besten Geschichten des Tages und jedes neue Urteil, in klarem Deutsch, um sieben im Postfach. Eine Mail am Tag, nicht mehr.