Erde und Mars bildeten sich innerhalb desselben Sternensystems, doch ihre Evolutionswege und Wachstumsmechanismen erwiesen sich als diametral entgegengesetzt. In einer kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie präsentierten Wissenschaftler eine detaillierte Analyse darüber, wie die Gesteinswelten unseres Systems entstanden sind. Lange Zeit stritt sich die wissenschaftliche Gemeinschaft heftig darüber, was im frühen Kosmos überwog: die friedliche Absorption kleiner kosmischer Körnchen oder zerstörerische Kollisionen großer Planetesimale.
Zwei Hypothesen zur Planetenbildung
Traditionell betrachteten Astrophysiker zwei Szenarien der Planetenakkretion. Das erste ging von einer schrittweisen und friedlichen Ansammlung kleiner „Kieselsteine“ aus, die in der protoplanetaren Scheibe drifteten. Das zweite Szenario basierte auf dynamischen und aggressiven Kollisionen massiver Trümmer. Jüngste Computermodelle haben gezeigt, dass beide Prozesse tatsächlich parallel abliefen, sich die Anteile ihrer Beteiligung an der Bildung von Erde und Mars jedoch radikal unterscheiden.
Die Rolle flüchtiger Elemente und thermische Verdampfung
Der Schlüssel zum Rätsel lag in den Besonderheiten der chemischen Zusammensetzung des Mantels beider Planeten. Forscher verzeichneten ein auffälliges Defizit an mäßig flüchtigen Elementen im Vergleich zur solaren Zusammensetzung. Es stellte sich heraus, dass der wachsende Protoplanet während der Absorption kleiner Kieselsteine eine temporäre Gashülle zurückhielt. Die erzeugte Wärme führte zur Verdampfung flüchtiger Fraktionen, die durch Gasströme zurück in die Scheibe transportiert wurden, während schwere Mineralien blieben und einen festen Kern bildeten.
Widersprüchliche Daten
Es ist erwähnenswert, dass frühe theoretische Berechnungen überwiegend auf der Hypothese einer ausschließlich einschlagbasierten Planetenbildung durch chaotische Kollisionen großer Körper beruhten. Gleichzeitig belegen die neuesten Bayes-Modelle die entscheidende Bedeutung der Kieselsteinakkretion, was Diskussionen über die genaue Chronologie und die Raten der Akkretionsprozesse im jungen Sonnensystem auslöst und Raum für eine Überarbeitung klassischer Modelle lässt.
Verschiedene Szenarien für Erde und Mars
Mittels statistischer Modellierung fanden Wissenschaftler heraus, dass etwa 75 % der Masse der Erde aus Objekten gebildet wurden, die durch Kieselsteinakkretion wuchsen (Proto-Erde und ein großer Impaktor, der den Mond hervorbrachte), und nur 25 % aus Planetesimalen. Beim Mars sieht die Situation anders aus: Etwa 73 % seiner Masse wurden aus Planetesimalen wie dem Asteroiden Vesta und nur 27 % aus Kieselsteinen angesammelt. Wahrscheinlich verhinderte eine frühe Bahnigration des Roten Planeten, dass er kleine Substanzen effizient absorbieren konnte.
