Im astronomischen Maßstab ist dies extrem schnell, erklären die Forscher.
Vergleicht man die geschätzten 4,6 Milliarden Jahre des Sonnensystems mit einem Zeitraum von 24 Stunden, zeigen die neuen Ergebnisse, dass sich die Proto-Erde in etwa anderthalb Minuten gebildet hat.
Somit brechen die Ergebnisse von StarPlan mit der traditionellen Theorie, dass sich die Proto-Erde durch zufällige Kollisionen zwischen immer größeren Planetenkörpern über mehrere zehn Millionen Jahre hinweg gebildet hat – was etwa 5-15 Minuten aus den oben genannten fiktiven 24 Stunden der Bildung entspricht.
Stattdessen stützen die neuen Ergebnisse eine neuere, alternative Theorie über die Entstehung von Planeten durch die Akkretion von kosmischem Staub. Der Hauptautor der Studie, Associate Professor Martin Schiller, erklärt es wie folgt:
„Die andere Idee ist, dass wir im Wesentlichen von Staub ausgehen. Millimetergroße Objekte, die alle zusammenkommen, regnen auf den wachsenden Körper und machen den Planeten auf einmal „, sagt er und fügt hinzu:
„Diese Implikation der schnellen Entstehung der Erde ist nicht nur für unser Sonnensystem interessant. Es ist auch interessant zu beurteilen, wie wahrscheinlich es ist, dass sich Planeten irgendwo anders in der Galaxie bilden.“
Die Massenzusammensetzung des Sonnensystems
Der Schlüssel zu dem neuen Befund kam in Form der genauesten Messungen von Eisenisotopen, die bisher wissenschaftlich veröffentlicht wurden.
Bei der Untersuchung des Isotopengemisches des metallischen Elements in verschiedenen Meteoriten fanden die Forscher nur eine Art Meteoritenmaterial mit einer erdähnlichen Zusammensetzung: Die sogenannten CI-Chondrite.
Die Forscher hinter der Studie beschreiben den Staub in dieser fragilen Art von Meteoriten als unser bestes Äquivalent zur Massenzusammensetzung des Sonnensystems selbst. Es war Staub wie dieser, kombiniert mit Gas, das über eine zirkumstellare Akkretionsscheibe auf die wachsende Sonne geschleust wurde.
Dieser Prozess dauerte ungefähr fünf Millionen Jahre und unsere Planeten wurden aus Material in dieser Scheibe hergestellt. Nun schätzen die Forscher, dass sich auch der Eisenkern der Proto-Erde bereits in dieser Zeit gebildet hat und früh akkretiertes Eisen aus dem Mantel entfernt hat.
Zwei verschiedene Eisenkompositionen
Andere Meteoriten, zum Beispiel vom Mars, sagen uns, dass zu Beginn die Eisenisotopenzusammensetzung des Materials, das zur wachsenden Erde beiträgt, unterschiedlich war. Höchstwahrscheinlich aufgrund der thermischen Verarbeitung von Staub in der Nähe der jungen Sonne, erklären die Forscher von StarPlan.
Nach den ersten hunderttausend Jahren unseres Sonnensystems wurde es kalt genug, dass unverarbeiteter CI-Staub von weiter draußen in das System in die Akkretionsregion der Proto-Erde gelangte.
„Dieser hinzugefügte CI-Staub hat die Eisenzusammensetzung im Erdmantel überdruckt, was nur möglich ist, wenn der größte Teil des vorherigen Eisens bereits in den Kern entfernt wurde. Deshalb muss die Kernbildung früh stattgefunden haben“, erklärt Martin Schiller.
„Wenn die Entstehung der Erde ein zufälliger Prozess wäre, bei dem man nur Körper zusammenbricht, wäre man niemals in der Lage, die Eisenzusammensetzung der Erde mit nur einer Art von Meteoriten zu vergleichen. Sie würden eine Mischung aus allem bekommen „, fügt er hinzu.
Mehr Planeten, mehr Wasser, vielleicht mehr Leben
Basierend auf den Beweisen für die Theorie, dass Planeten durch die Akkretion von kosmischem Staub entstehen, glauben die Forscher, dass der gleiche Prozess anderswo im Universum stattfinden kann.
Dies bedeutet, dass sich auch andere Planeten wahrscheinlich viel schneller bilden können, als wenn sie nur aus zufälligen Kollisionen zwischen Objekten im Weltraum wachsen würden.
Diese Annahme wird durch die Tausenden von Exoplaneten – Planeten in anderen Sonnensystemen – bestätigt, die Astronomen seit Mitte der neunziger Jahre entdeckt haben, erklärt der Leiter des Zentrums und Mitautor der Studie, Professor Martin Bizzarro:
„Jetzt wissen wir, dass Planetenentstehung überall stattfindet. Dass wir generische Mechanismen haben, die funktionieren und Planetensysteme bilden. Wenn wir diese Mechanismen in unserem eigenen Sonnensystem verstehen, könnten wir ähnliche Schlussfolgerungen über andere Planetensysteme in der Galaxie ziehen. Einschließlich an welchem Punkt und wie oft Wasser akkretiert wird „, sagt er und fügt hinzu:
„Wenn die Theorie der frühen planetaren Akkretion wirklich richtig ist, ist Wasser wahrscheinlich nur ein Nebenprodukt der Bildung eines Planeten wie der Erde – wodurch die Zutaten des Lebens, wie wir es kennen, wahrscheinlicher anderswo im Universum gefunden werden.“