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Sonnensystem: Hitze und Sauerstoff entgasten frühe Erde

Protoplanetare ScheibeLaden...
Alles Leben auf der Erde beruht zwar auf Kohlenstoffverbindungen, insgesamt aber enthält unser Planet viel geringere Kohlenstoffanteile als die Sonne oder Kometen und damit viel weniger Kohlenstoff, als ihm im Planetenbaumaterial bei der Entstehung des Sonnensystems eigentlich zur Verfügung gestanden hätte. Jung-Eun Lee von der Sejong University und Kollegen glauben dieses Rätsel nun erklären zu können: Ihrer Theorie zufolge erhitzten sich in der protoplanetaren Scheibe Sauerstoffmoleküle genug, um zu zerfallen und Kohlenstoffverbindungen zu gasförmigen Molekülen wie CO2 zu oxidieren – also zu verbrennen. Das Gas dampfte dann in die Tiefe des Alls und hinterließ den kohlenstoffarmen Erdvorläufer.

Dass Hitze von über 1800 Kelvin das Gestein eines nahe um junge Sonnen kreisenden Protoplaneten entgasen kann, war schon zuvor prognostiziert worden. Der Kohlenstoff im Urnebelmaterial lag vor allem in Form von Graphit oder amorphem Kohlenstoffkörnern vor, wie er auch heute noch in Kometen auftritt, die weit von der Sonne entfernt in der Kälte entstanden sind. Modellrechnungen legen aber nahe, dass auf der Bahn der entstehenden jungen Erde im solaren Urnebel nur 1000 Kelvin geherrscht hatten – und sich deshalb einiges an kohlenstoffhaltigem Gestein unter die Silikate der Erde hätte mischen sollen. Bislang vermutete man, dies sei vielleicht durch starke UV-Strahlung oder ständige Hitze erzeugende Kollisionen verhindert worden.

Lee und Co berechneten nun umfassender als zuvor, welche Verhältnisse im jungen Sonnensystem geherrscht haben müssen. In einem Abstand von unter fünf Astronomischen Einheiten (eine AU ist die heutige Entfernung zwischen Erde und Sonne) wurden im heißen Staub nennenswerte Anteile von sauerstoffhaltigen Molekülen durch Sonneneinstrahlung zerlegt, so die Forscher. Erst die frei werdenden heißen Sauerstoffatome, die in früheren Modellen vernachlässigt worden waren, erodierten nun die kohlenstoffhaltigen Gesteinskörner, oxidierten die Moleküle und setzten Kohlenstoffgase frei, auch wenn die Umgebungstemperatur dabei 1800 Kelvin nicht erreichte.

Tatsächlich sollten dem neuen Modell zufolge sogar fast keine, mindestens aber noch deutlich weniger Kohlenstoffgesteine im Verhältnis zu Silikaten auf der Erde gefunden werden, schreiben die Forscher. Sie spekulieren, dass der Kohlenstoff fast ausschließlich durch Einschläge von kohlenstoffreichen Kometen auf die Erde transportiert wurde. Kometen gelten zudem als Erklärung für das viele Wasser des Blauen Planeten: Auch H2O müsste bei uns viel seltener sein, weil die inneren Planeten des Sonnensystems bei ihrer Entstehung zu heiß waren, um nicht die Eishüllen um ihre Gesteine abzuschmelzen. Die kalten Kometen weiter draußen enthalten dagegen genug Wasser und Kohlenstoffgestein und sind in den vergangenen Jahrmilliarden häufig auf der Erde niedergegangen. (jo)
3. KW 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 3. KW 2010

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