Hat ein wandernder Jupiter die Asteroiden verstreut und die Kollision verursacht, aus der der Erdmond entstand?(Bildnachweis: NASA)
Es hat den Anschein, dass das so genannte „große Instabilitätsereignis“, das die Planeten ins Chaos stürzte und die Gasriesen durch den Weltraum schleuderte, bis sie sich auf den uns heute bekannten Bahnen einpendelten, zwischen 60 und 100 Millionen Jahren nach der Geburt des Sonnensystems stattfand. Dies ist das Ergebnis einer sorgfältigen wissenschaftlichen Detektivarbeit, die eine Art von Meteoriten mit einem Asteroiden in Verbindung bringt, der einst von diesen marodierenden Planeten herumgeschoben wurde.
Weiterhin glauben die Wissenschaftler, dass die wandernden Planeten – vor allem Jupiter – zur Bildung des Erdmondes geführt haben könnten, indem sie die Umlaufbahn eines marsgroßen Protoplaneten namens Theia destabilisierten. Diese Destabilisierung könnte zu einer Kollision mit der Erde geführt haben, bei der Trümmer ins All geschleudert wurden. Diese Trümmer, so glauben die Wissenschaftler, könnten den Mond gebildet haben.
Dank Studien über die Zusammensetzung und den Standort verschiedener Asteroiden- und Kometentypen wissen die Wissenschaftler, dass das oben erwähnte Gemetzel schon früh in der Geschichte des Sonnensystems stattfand. Dennoch gibt es einige Rätsel, die noch gelöst werden müssen, wenn es darum geht, wie genau alles ablief.
Wissenschaftler wissen zum Beispiel, dass sich die Objekte des Sonnensystems, die wir heute sehen, einschließlich der Erde, aus einer Scheibe aus Gas und Staub um die Sonne gebildet haben. Einige dieser Objekte, nämlich Asteroiden und Kometen, scheinen jedoch aus Material zu bestehen, das in der Scheibe nicht vorhanden war – zumindest sollte das Material nicht an den Orten vorhanden gewesen sein, an denen sich diese Objekte heute befinden. Stattdessen wäre es sinnvoller, wenn sich diese Objekte näher an der Sonne gebildet hätten, bevor sie weiter weg verstreut wurden. Wenn Jupiter und die anderen Riesenplaneten von ihrem Entstehungsort abgewandert sind, könnten es vielleicht auch Asteroiden und Kometen gewesen sein.
Im jungen Sonnensystem lagen die vier Gasriesenplaneten – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – noch eng beieinander. Im Laufe der Zeit führten die Gravitationswechselwirkungen mit den Planetesimalen jenseits von Neptun dazu, dass Saturn, Uranus und Neptun nach außen wanderten. Währenddessen wanderte Jupiter nach innen, wo er nach Ansicht der Wissenschaftler wiederum in der Lage war, Körper im inneren Sonnensystem zu destabilisieren.
„Die Idee dieser orbitalen Instabilität ist nun in der Planetengemeinschaft gut etabliert, aber der Zeitpunkt, zu dem diese Instabilität auftrat, ist immer noch umstritten“, sagte die Planetenforscherin Chrysa Avdellidou von der University of Leicester gegenüber kosmischeweiten.de.
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Wissenschaftler nennen die Theorie, die hinter dieser Bahninstabilität steht, das „Nizza-Modell“, nach der französischen Stadt, in der sich das Observatorium der Côte d’Azur befindet, wo Wissenschaftler die Idee ursprünglich entwickelten. Ursprünglich dachten diese Wissenschaftler, dass diese Instabilität zwischen 500 und 800 Millionen Jahren nach der Geburt des Sonnensystems auftrat. Wenn dies zuträfe, würde dies mit einem Ereignis zusammenfallen, das als „Late Heavy Bombardment“ bekannt ist und bei dem die inneren Planeten von Kometen heimgesucht wurden, die durch die wandernden Gasriesen aus ihren Bahnen gerissen wurden. Die Wissenschaftler gehen nun davon aus, dass die Instabilität spätestens 100 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems auftrat, wenn man davon ausgeht, dass Jupiter seine trojanischen Asteroiden an seinen Lagrange-Punkten L4 und L5 angehäuft haben könnte.
„Man scheint sich einig zu sein, dass die Instabilität, die dem Nizza-Modell ähnelt, wahrscheinlich weniger als 100 Millionen Jahre nach dem Beginn des Sonnensystems auftrat, aber es kristallisieren sich einige unterschiedliche Lager heraus“, so Kevin Walsh vom South-West Research Institute in Boulder, Colorado, gegenüber kosmischeweiten.de. Die einen gehen davon aus, dass die Instabilität sehr schnell, innerhalb von vier Millionen Jahren nach der Geburt des Sonnensystems, entstanden ist. Das andere Lager glaubt, dass sie später, nach etwa 60 Millionen Jahren, stattgefunden hat.
Also machte sich Avdellidou mit Unterstützung von Walsh und anderen Planetenforschern daran, eine Antwort zu finden.
Das Team konzentrierte sich auf eine Art von Meteoriten, den sogenannten EL-Enstatit-Chondriten, der eine geringe Eisenhäufigkeit aufweist und in seiner Zusammensetzung und seinem Isotopenverhältnis dem Material, aus dem die Erde entstand, sehr ähnlich ist. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass die Erde und die EL-Chondrite wahrscheinlich aus demselben Teil der sich bildenden Planetenscheibe kondensierten.
Der EL-Chondriten-Mutterkörper scheint sich jedoch nicht mehr in der Nähe der Erde zu befinden. Tatsächlich haben astronomische Beobachtungen von bodengestützten Teleskopen diese Meteoriten mit der Athor-Familie von Asteroiden in Verbindung gebracht, die sich ziemlich weit entfernt im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter befindet. Zum Vergleich: Die Athor-Familie und die EL-Chondrite gehörten einst zu einem großen Asteroiden, der bei einer Kollision vor etwa 3 Milliarden Jahren zertrümmert wurde – ein Ereignis, das nichts mit der großen Instabilität zu tun hat.
Irgendetwas muss den Vorläufer der Athor-Familie in den Asteroidengürtel gestreut haben, und dieses „Etwas“, so das Team, muss die Instabilität gewesen sein, die Jupiter auf Wanderschaft gehen ließ. EL-Chondrite sind somit die perfekten Chronometer für dieses Ereignis, da sie eine klare Aufzeichnung der Ereignisse enthalten.
„Insbesondere die thermische Geschichte der EL-Meteoriten erzählt eine reichhaltige Geschichte, die sowohl die Größe des ursprünglichen Mutterkörpers als auch die Zeit, die er gebraucht haben muss, um abzukühlen, bevor er zerbrochen wurde, einschränkt“, sagt Walsh.
Mithilfe dynamischer Simulationen konnte das Team von Avdellidou die verschiedenen Szenarien eines wandernden Jupiters modellieren und kam zu dem Schluss, dass Jupiter den Vorläufer von Athor bereits 60 Millionen Jahre nach der Geburt des Sonnensystems in den Asteroiden gestreut haben könnte. In Verbindung mit den Daten über Jupiters trojanische Asteroiden können die Wissenschaftler nun sagen, dass die große Instabilität zwischen 60 Millionen und 100 Millionen Jahren stattfand.
„Avdellidou stellt fest, dass das Nizza-Modell selbst – die Bahnen des Riesenplaneten, die für einen kurzen Zeitraum von 10 oder 20 Millionen Jahren durcheinander geraten – der beste und vielleicht einzige Zeitpunkt ist, um Asteroiden in die Region dieser speziellen Athor-Asteroidenfamilie zu schicken“, so Walsh.
Und interessanterweise ereignete sich die Kollision zwischen der Erde und Theia, aus der der Mond hervorging, um diese Zeit. „Wir wissen, dass es eine riesige Kollision zwischen der Proto-Erde und Theia gab, die eine sehr ähnliche Zusammensetzung hatte“, sagt Avdellidou. „Aus Untersuchungen von Proben [des Mondes] gibt es Altersschätzungen, während andere Kollegen gezeigt haben, dass diese Kollision eine Folge der Instabilität des Riesenplaneten gewesen sein könnte.“
Obwohl es keine Möglichkeit gibt, das zu beweisen. „‚Beweis‘ ist eine starke Aussage und etwas Schwieriges, wenn wir es mit Ereignissen zu tun haben, die 4,5 Milliarden Jahre zurückliegen“, sagte Avdellidou, obwohl die Wissenschaftlerin zugibt, dass die Kollision, aus der der Erdmond entstand, mit der großen Instabilität zusammenzufallen scheint.
„Unsere Studie hat diese Ereignisse in einen schönen, engen Zeitrahmen gesetzt“, so Avdellidou. Auch wenn es nicht möglich ist, schlüssig zu beweisen, dass Jupiter an der Entstehung des Mondes beteiligt war, so sind die Beweise doch sehr vielversprechend.
Wenn Sie also das nächste Mal einen Blick auf das silbrige Gesicht des Mondes an unserem Nachthimmel werfen, denken Sie daran, dass er ein Erbe des frühen Sonnensystems ist, als Jupiter ihn noch umtrieb.
Die Ergebnisse wurden am 16. April in der Zeitschrift Science veröffentlicht und auf der Generalversammlung der Europäischen Geologischen Union in Wien vorgestellt.
