Technologie

Durchbruch: Uni Bayreuth entwickelt neue Theorie zur Entstehung des Sonnensystems

Forscher der Uni Bayreuth haben gemeinsamen mit Forschern der University of Oxford, der LMU München, der ETH und der Universität Zürich eine neue Theorie zur Entstehung des Sonnensystems entwickelt.
22.01.2021 14:13
Lesezeit: 3 min
Durchbruch: Uni Bayreuth entwickelt neue Theorie zur Entstehung des Sonnensystems
Die Entstehung des Sonnensystems in zwei unterschiedlichen Planetenpopulationen. Die inneren terrestrischen Protoplaneten beginnen früh zu entstehen, erben eine beträchtliche Menge an radioaktivem Aluminium-26 und schmelzen daher, bilden Eisenkerne und entgasen ihren ursprünglichen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen schnell. Die Planeten des äußeren Sonnensystems beginnen ihre Bildung später und weiter draußen mit weniger radioaktiver Erwärmung und behalten daher den Großteil ihrer ursprünglich akkretierten flüchtigen Stoffe. (Bild: Mark A. Garlick / markgarlick.com)

Ein internationales Team von Forschern der University of Oxford, der LMU München, der ETH sowie der Universität Zürich und des Bayerischen Geoinstituts an der Universität Bayreuth hat eine neue Theorie für die Entstehung des Sonnensystems entwickelt: Die Theorie erklärt die Bildung der Planeten und viele Meteoritenfunde durch zwei Entstehungsschritte. Ihre Ergebnisse wurden am 22.01.2021 in „Science“ veröffentlicht, teilt die Universität Bayreuth mit.

Jüngste Erkenntnisse aus astronomischen Beobachtungen protoplanetarer Scheiben und geochemischen Laboranalysen von Meteoriten belegen, dass – anders als bisher angenommen – die Planetenentstehung nur etwa 200.000 Jahre nach der Bildung des jungen Sterns beginnt und in isolierten Regionen des jungen Sonnensystems stattfindet. Die terrestrischen Planeten wie Erde und Mars verdanken dem frühen Beginn ihrer Entstehung eine relativ trockene Zusammensetzung, während die äußeren Planeten wie Jupiter und Saturn, Asteroiden und Kometen während ihrer später einsetzenden Entstehung wesentlich mehr flüchtige Stoffe wie Wasser erhielten.

Astronomische Beobachtungen von planetenbildenden Scheiben haben gezeigt, dass diese Scheiben häufig nur schwache Turbulenzen aufweisen. Unter diesen Bedingungen zeigen die Modelle, dass die Eislinie, an der Wasser von der Gas- in die Eisphase übergeht, im frühen Sonnensystem von innen nach außen wanderte. Hierbei kam es zu einem frühen Bildungsschub von Planetesimalen, den Bausteinen der Planeten, im inneren Sonnensystem und einem weiteren Schub später und weiter außen. Diese zwei Entstehungsepochen erklären den frühen Beginn und das langwierige Ende der Planetenbildung im inneren Sonnensystem und den späteren Beginn und den schnelleren Abschluss der Planetenentstehung des äußeren Sonnensystems. Hierbei sammeln die zwei unterschiedlichen Planetesimalpopulationen nach ihrer jeweiligen Bildung weiterhin Material aus der umgebenden Scheibe und über gegenseitige Kollisionen. Jedoch führen die unterschiedlichen Zeiten der ursprünglichen Entstehung zu unterschiedlicher interner Entwicklung der sich bildenden Protoplaneten.

Prof. Dr. Gregor Golabek vom Bayerischen Geoinstitut an der Universität Bayreuth und Mitautor der Studie erläutert: „Die unterschiedlichen Entstehungszeiträume dieser beiden Planetesimalpopulationen bedeuten, dass sich ihr interner Wärmemotor aus dem radioaktiven Zerfall des kurzlebigen Isotops 26Al deutlich unterschied. Planetesimale des inneren Sonnensystems wurden sehr heiß, entwickelten interne Magma-Ozeane, bildeten schnell Eisenkerne und entgasten ihren anfänglichen flüchtigen Inhalt, was schließlich zu einer trockenen Planetenzusammensetzung führte. Im Vergleich dazu bildeten sich die Planetesimale des äußeren Sonnensystems später und erfuhren daher eine wesentlich geringere innere Erwärmung und somit eine begrenzte Eisenkernbildung und Freisetzung flüchtiger Stoffe. Das früh gebildete und trockene innere Sonnensystem und das später gebildete und wasserreiche äußere Sonnensystem wurden daher schon sehr früh in ihrer Geschichte auf zwei unterschiedliche Evolutionspfade gebracht“. Die frühe Aufspaltung der beiden Populationen bietet eine plausible Erklärung für die Zweiteilung des Isotopengehalts von innerem und äußerem Sonnensystem, die in vielen Meteoriten nachgewiesen wurde. Die beiden Planetenpopulationen bildeten sich zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlichen Entfernungen von der Sonne, deshalb wurden während der späteren Entwicklung nur unwesentliche Mengen an Material aus dem äußeren Sonnensystem in die inneren terrestrischen Planeten eingebaut und die isotopische Zweiteilung blieb erhalten. Die Modelle zeigen ebenfalls, dass die anwachsenden terrestrischen Planeten während der Existenz der protoplanetaren Scheibe erfolgreich vom ursprünglichen Entstehungsort ihrer Bausteine an der Eislinie an ihre heutigen Positionen im Sonnensystem wandern können.

Das vom Team vorgeschlagene umfassende Entstehungsmodell macht weiterhin die Voraussage, dass einer frühen, durch gegenseitige Kollisionen dominierten Akkretion eine Phase folgt, die von der Akkretion kleinerer Staubkörner, sogenannter „Pebbles“, dominiert wird. „Dies hätte beobachtbare Konsequenzen für heutige Asteroiden und Meteoriten, beides Überbleibsel des frühen Sonnensystems, die wir mittels Raumsonden und Laboruntersuchungen überprüfen können“, so der Wissenschaftler. „Weiterhin könnte die rasche Entstehung der Planetesimale in separaten Reservoiren einige der Ringstrukturen erklären, die in den letzten Jahren mittels Radioteleskopen in protoplanetaren Scheiben um besonders junge Sterne entdeckt wurden. Dies könnte durch weitere astronomische Beobachtungen von protoplanetaren Scheiben, in denen heute neue Planeten entstehen, zukünftig weiter untersucht werden. Die Studie zeigt ebenfalls, dass schon sehr früh feststeht, ob ein zukünftiger Planet wasserreich oder wasserarm sein wird. Dies eröffnet neue Wege, um die Planeten unseres Sonnensystems im Kontext der vielen in der Galaxie entdeckten, möglicherweise sehr wasserreichen, Exoplaneten zu verstehen.“

Prof. Dr. Gregor Golabek ist Mitautor der Studie. Der Geophysiker arbeitet derzeit hauptsächlich an der frühen thermomechanischen Entwicklung von terrestrischen Planeten. „Die Erforschung der Planetenentstehung und ihrer frühen Evolution ist meiner Meinung nach eine spannende Aufgabe, da Daten und Modelle aus so unterschiedlichen Disziplinen wie Astrophysik, Geochemie und Gesteinsphysik mit computergestützter Geodynamik kombiniert werden können, um ein besseres Verständnis der Prozesse zu erhalten, die das frühe Sonnensystem prägten“, so Golabek. Das Bayerische Geoinstitut an der Universität Bayreuth betreibt experimentelle Hochtemperatur-/Hochdruck-Forschung auf den Gebieten Mineralogie, Petrologie, Geochemie und Geophysik. Untersuchungen zur Struktur, Zusammensetzung und zur Dynamik des Erdinnern mehren unser Verständnis über gesteinsbildende Prozesse.

Diese Forschung wurde mit Mitteln der Simons Collaboration on the Origins of Life, des Schweizerischen Nationalfonds und des Europäischen Forschungsrats unterstützt.

Mehr zum Thema
article:fokus_txt
Anzeige
DWN
Finanzen
Finanzen Die XRP-Preise stiegen, und XRP-Inhaber verdienten über 10.000 US-Dollar pro Tag durch FORT Miner Hashrate-Verträge.

Mit der jüngsten Erholung der XRP-Preise hat sich die Risikobereitschaft am Markt entsprechend verbessert. Kapital fließt wieder in...

X

DWN-Wochenrückblick

Weniger E-Mails, mehr Substanz: Der DWN-Wochenrückblick liefert 1x/Woche die wichtigsten Themen kompakt und Podcast. Für alle, deren Postfach überläuft.

E-mail: *

Ich habe die Datenschutzerklärung sowie die AGB gelesen und erkläre mich einverstanden.

DWN
Finanzen
Finanzen ETF-Boom unter Kritik: Verzerren passive Investments den Markt?
14.01.2026

ETF gelten manchen Kritikern als Gefahr für den Kapitalismus. Angesichts der wachsenden Dominanz passiver Investments stellt sich die...

DWN
Politik
Politik US-Geldpolitik unter Druck: Strafrechtliche Vorladungen gegen Jerome Powell
14.01.2026

Der Konflikt zwischen politischer Macht und institutioneller Unabhängigkeit in den USA erreicht eine neue Eskalationsstufe. Steht damit...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft WEF-Jahrestreffen in Davos: Furcht vor geoökonomischer Konfrontation
14.01.2026

Welche Folgen hat es, wenn Staaten gezielt mit wirtschaftlichen Mitteln Macht ausüben? Im Bericht über globale Risiken der Stiftung World...

DWN
Politik
Politik Bekämpfung der Inflation: Österreich senkt Mehrwertsteuer auf Grundnahrungsmittel
14.01.2026

Die Inflation in Österreich ist im Vergleich zum EU-Durchschnitt hoch. Die Koalition aus ÖVP, SPÖ und Neos einigt sich auf eine...

DWN
Politik
Politik Ukraine verlängert Kriegsrecht: Neuer EU-Kredit soll vor allem Militär stärken
14.01.2026

Das neue riesige EU-Darlehen in Höhe von 90 Milliarden Euro soll nach dem Willen der Europäischen Kommission zu einem großen Teil den...

DWN
Immobilien
Immobilien Pflegeimmobilie als Geldanlage: Finanzbranche entdeckt das Pflegeheim
14.01.2026

Die deutsche Bevölkerung altert, und damit steigt der Bedarf an Betreuung. Banken und private Kapitalgeber suchen nach...

DWN
Finanzen
Finanzen Handschriftliches Testament: Wenn eine einfache Quittung über Millionen entscheidet
14.01.2026

Handschriftliches Testament: Wie sicher ist Ihr letzter Wille? Ein aktueller Prozess um eine Darlehensquittung hat die Tücken des...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Robotikmarkt: Bosch kooperiert mit Roboterhersteller Neura Robotics
14.01.2026

Zwei schwäbische Unternehmen kooperieren. Bosch sieht Potenzial bei humanoiden Robotern, dem Kerngeschäft von Neura Robotics. Was...