„Flüchtige“ Elemente im inneren Sonnensystem haben verschiedene Ursprünge

Neuauflage von Plato

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Flüchtiges Mysterium: die Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars. (Mit freundlicher Genehmigung: NASA)

Planetenwissenschaftler in Frankreich haben die jüngsten Forschungsergebnisse über die Ursprünge „flüchtiger“ Elemente im inneren Sonnensystem überprüft und analysiert und sind zu dem Schluss gekommen, dass diese Elemente mehrere unterschiedliche Ursprünge haben. Sie weisen darauf hin, dass die Mechanismen, die an der Lieferung flüchtiger Stoffe an Gesteinsplaneten wie der Erde beteiligt sind, wahrscheinlich eine entscheidende Rolle für die Bewohnbarkeit eines Planeten spielen. Infolgedessen könnte ein besseres Verständnis der Ursprünge flüchtiger Stoffe im inneren Sonnensystem unsere Suche nach Leben auf anderen Planeten beeinflussen.

Heute ist die Erde reich an den flüchtigen Elementen Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff, die alle für das Leben, wie wir es kennen, von entscheidender Bedeutung sind. Planetenwissenschaftler verstehen jedoch nicht, warum diese Elemente auf der Erde und anderen Gesteinsplaneten so häufig vorkommen. Wissenschaftler glauben, dass das Sonnensystem von einem protosolaren Nebel (PSN) aus Gas und etwas Staub gebildet wurde. Das PSN verdichtete sich dann, um die Sonne, Planeten, Asteroiden und Kometen zu bilden. Das Problem ist, dass die elementare und isotopische Zusammensetzung der flüchtigen Stoffe im inneren Sonnensystem nicht mit der für das PSN vorhergesagten übereinstimmt. Dies deutet darauf hin, dass diese Elemente nicht direkt aus dem PSN stammten, sondern durch kompliziertere Prozesse geliefert wurden.

Drei Lieferprozesse

In ihrer jüngsten Forschung haben Michael Broadley und Kollegen von der Universität Lothringen sahen drei separate Prozesse, die an der Lieferung flüchtiger Stoffe an das innere Sonnensystem beteiligt gewesen sein könnten. Zunächst untersuchen sie, wie flüchtige Stoffe in Feststoffe eingebaut werden, die sich früh im PSN gebildet haben. Dann untersuchten sie, wie diese flüchtigen Feststoffe innerhalb des PSN verteilt wurden. Schließlich überlegte das Team, wie sich diese Feststoffe ansammeln würden, um die felsigen Planeten zu bilden.

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Ein wichtiger Teil ihrer Arbeit ist eine Analyse flüchtiger Verteilungen, die Rolle von „Chondriten“, festen Körpern, die einen großen Teil der flüchtigen Elemente des Sonnensystems enthalten. Chondrite können aus dem Mineral Enstatit bestehen, eine kohlenstoffhaltigere Zusammensetzung haben, „gewöhnliche“ Steinkörper sein oder kometenartig mit einer meist eisigen Beschaffenheit sein. Kometen enthalten mehr Wasser und Kohlenstoff als alle anderen drei Arten von Chondriten. Daraus können wir schließen, dass flüchtige Stoffe nicht gleichmäßig im Sonnensystem verteilt sind.

In ihrer Übersicht stellen Broadley und Kollegen fest, dass flüchtige Stoffe in Chondriten und Kometen vorhanden sind, die in den Mikrostrukturen von kohlenstoffbasierten organischen Verbindungen und wasserhaltigen hydratisierten Silikaten enthalten sind. Die Autoren bestätigen das Vorhandensein von flüchtigen Stoffen in diesen Himmelskörpern durch Analyse der Isotopensignaturen in ihren ansässigen organischen und Silikatverbindungen. Da bestimmte Isotope in den primitiven außerirdischen Materialien einiger Weltraumobjekte gefunden werden können und nicht in anderen, ist es möglich zu bestimmen, welche Objekte dieselben flüchtigen Stoffe enthalten, die vom PSN gebildet wurden. Diese radioaktive Signatur flüchtiger Stoffe unterscheidet sich eindeutig von der Zusammensetzung des PSN, von dem bekannt ist, dass es die terrestrischen Planeten gebildet hat. Das bedeutet, dass flüchtige Stoffe aus einem anderen kosmochemischen Reservoir stammen als andere Elemente im Sonnensystem.

Letztendlich gibt es viele Unbekannte in der Planetenwissenschaft, einschließlich der Herkunft von flüchtigen Stoffen im gesamten Sonnensystem. Die Arbeit von Broadley und Kollegen kodifiziert unser Verständnis der Verteilung von flüchtigen Stoffen in Chondriten, Kometen und terrestrischen Planeten, indem sie diagnostische Kriterien verwendet, um die Eigenschaften sogenannter „primitiver Materie“ zu bewerten.

Die Forschung ist beschrieben in Natur.